Návrh modulární ortézy loketního kloubu vybavené aktuátorem

Abstract

Spasticita a svalová kontrakce jsou nejčastějšími komplikacemi při neurologických a ortopedických poruchách. Nejkonzervativnější metodou léčby spasticity a kontrakce jsou zpravidla pasivní protahovací cvičení. Tyto terapie však často nejsou dostupné pro velkou část pacientů. Robotická rehabilitace proto cílí na nalezení řešení právě pro tento problém. Ačkoliv na poli robotické rehabilitace bylo dosaženo značného pokroku, pouze několik aplikací bylo úspěšných v běžném klinickém použití. Výrazně méně využitelných aplikací je navíc přenosných, což je jednou z podmínek dosažení zvýšené dostupnosti léčby. Tato práce popisuje návrh elektricky poháněné ortézy navržené přímo na léčení spasticity a svalové kontrakce. Toto zařízení je plně přenosné a umožňuje tak pacientovi podstoupit opakované pasivní dynamické cvičení i mimo prostory rehabilitačního centra. Navržené zařízení je modulární a je tedy adaptabilní různým anatomiím a poruchám. Zařízení je také vybaveno elektrogoniometry a snímači kroutícího momentu pro snímání kinematiky a EMG senzory pro zaznamenávání neuromuskulární odezvy pacienta, čímž se zlepší informovanost lékařů o stavu pacienta a získají se data přínosná pro další vědecké výzkumy. Mechanická integrita dílů zařízení je simulována a otestována pomocí metody konečných prvků.

Spasticity and contractures are secondary to most neurological and orthopaedic pathologies. The most conservative method of management of spasticity and contractures is passive stretching exercises. However, human therapy may not be accessible to most patients. Robotic rehabilitation aims to provide a solution to this problem. While there have been a lot of development in the field of robotic rehabilitation, only a few have reached successful clinical use. Even fewer are fully portable, which is a requirement to greatly improve the accessibility of the treatment. This project details the design of a powered orthosis especially designed for managing spasticity and contractures. The device is fully portable, allowing the patient to undergo repeated-passive-dynamic exercises outside the hospital environment. The design of the device is modular to make it adaptable to different anatomies and pathologies. The device is also fitted with electrogoniometers and torque sensors to record kinematics, and EMG sensors to record neuromuscular response of the patient, improving the insight of the clinicians to the rehabilitation of the patient, as well as providing data for further scientific investigations. The mechanical integrity of the device elements is simulated and verified using finite element analysis.