用于高级瘫痪患者的辅助机器臂的免提控制

《Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation》：Hands-free control of an assistive robotic arm for high-level paralysis

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摘要

背景

辅助机械臂技术的最新进展使许多截瘫患者能够更独立地完成日常生活活动。由于这些系统通常需要手部配合，因此对于患有严重截瘫（C4及以上级别）的患者来说，它们并不是一个现成的选择。然而，这类患者可能能够利用来自头部和颈部的信号来控制辅助设备。因此，本研究的目的是评估利用头部和颈部产生的多种信号，在开始位置约25-50厘米的距离内，控制机械臂进行三维空间中的向目标伸展动作的可行性。

方法

共有10名未患残疾的受试者参与了测试，他们使用五种非侵入性的、无需手动操作的方法（头部位置、头部速度、面部肌电图、舌头动作和语音）来控制机械臂。作为对比，受试者还使用了操纵杆的位置和速度来控制机械臂的伸展动作。研究人员对关键性能指标（包括移动时间、路径效率、工作量感知等）进行了单向重复测量方差分析（ONE-WAY REPEATED MEASURES ANOVA）。

结果

头部位置、面部肌电图、舌头动作和语音这四种无需手动操作的控制方法的平均移动时间分别为（5.8 ± 1.6秒、8.2 ± 3.7秒、6.3 ± 2.0秒和10.0 ± 3.7秒）。除了语音控制方法外，其余方法的移动时间与使用操纵杆的手动控制方法（6.3 ± 2.3秒）没有显著差异。此外，在感知工作量方面，不同控制方法之间也没有发现显著差异。

结论

因此，这些结果表明，各种非侵入性、无需手动操作的方法可以有效帮助严重截瘫患者操作辅助机械臂。