ARMin: a robot for patient-cooperat

ARMin: a robot for patient-cooperative arm therapy
Tobias Nef Æ Matjaz Mihelj Æ Robert Riener
Received: 22 December 2006 / Accepted: 1 July 2007

International Federation for Medical and Biological Engineering 2007
Abstract Task-oriented, repetitive and intensive arm
training can enhance arm rehabilitation in patients with
paralyzed upper extremities due to lesions of the central
nervous system. There is evidence that the training duration
is a key factor for the therapy progress. Robot-supported
therapy can improve the rehabilitation allowing more
intensive training. This paper presents the kinematics, the
control and the therapy modes of the arm therapy robot
ARMin. It is a haptic display with semi-exoskeleton
kinematics with four active and two passive degrees of
freedom. Equipped with position, force and torque sensors
the device can deliver patient-cooperative arm therapy
taking into account the activity of the patient and supporting
him/her only as much as needed. The haptic display
is combined with an audiovisual display that is used to
present the movement and the movement task to the
patient. It is assumed that the patient-cooperative therapy
approach combined with a multimodal display can increase
the patient’s motivation and activity and, therefore, the
therapeutic progress.
Keywords Robotics
Haptic device
Exoskeleton

Rehabilitation
Arm therapy
1 Introduction
1.1 Clinical background and rationale for arm therapy
Patients with paralysed upper extremities due to lesions of
the central nervous system, e.g. after stroke, traumatic
brain or spinal cord injury, often receive arm therapy. The
goal of this therapy is to recover motor function, improve
movement co-ordination, learn new motion strategies, so
called trick movements, and to prevent secondary complications,
such as muscle atrophy, osteoporosis, joint
degeneration and spasticity.
Several studies prove that arm therapy has positive
effects on the rehabilitation progress of stroke patients
(see [25] for review). Several groups observed that longer
daily training sessions and longer overall training periods
have a positive effect on the motor function of the arm
[18, 19, 33]. In a meta-analysis comprising nine controlled
studies with 1,051 stroke patients, Kwakkel et al. [17]
showed that increased training intensity yields moderate
positive effects on neuromuscular function and activities
of daily living (ADL). The study did not distinguish
between upper and lower extremities. The conclusion that
the rehabilitation progress depends on training intensity
and training duration supports the application of robotaided
arm therapy.
There is further evidence that machine-delivered therapies
can enhance the treatment [1, 5, 20, 21, 32]. Considering
upper limb therapies, a robot can provide assistance
with varying degrees of compensatory movements for the
affected limb. There is evidence that the recovery is more
effective when the patient actively participates in the
training [13]. It is hypothesized that for a successful
rehabilitation, it is crucial to motivate the patient to
actively participate during the training exercises.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

ARMin: หุ่นยนต์บำบัดแขนผู้ป่วยสหกรณ์Tobias Nef Æ Matjaz Mihelj Æ Robert Rienerรับ: 22 2006 ธันวาคม / ยอมรับได้: 1 2550 กรกฎาคมสหพันธ์นานาชาติเพื่อการแพทย์และชีวภาพวิศวกรรม 2007บทคัดย่องาน ซ้ำ ๆ และเร่งรัดแขนการฝึกอบรมสามารถเพิ่มฟื้นฟูแขนในผู้ป่วยอัมพาตแขนขาด้านบนเนื่องจากแผลของภาคกลางระบบประสาท มีหลักฐานที่ระยะเวลาการฝึกอบรมเป็นปัจจัยสำคัญสำหรับความคืบหน้าการรักษาด้วย หุ่นยนต์ที่ได้รับการสนับสนุนการรักษาสามารถปรับปรุงฟื้นฟูที่ช่วยเพิ่มเติมการฝึกอบรมที่เข้มข้น เอกสารนี้แสดง kinematics การควบคุมและโหมดการบำบัดของหุ่นยนต์บำบัดแขนARMin มันเป็นหน้าจอสัมผัส มีโครงกระดูกภายนอกกึ่งkinematics ใช้งานสี่และองศาแฝงสองอิสระ มีเซนเซอร์ตำแหน่ง แรง และแรงบิดอุปกรณ์สามารถส่งรักษาแขนผู้ป่วยสหกรณ์คำนึงถึงกิจกรรมของผู้ป่วยและสนับสนุนเรียนเฉพาะเท่าที่จำ จอแสดงผลสัมผัสพร้อมกับการแสดงผลภาพที่ใช้แสดงการเคลื่อนไหวและงานเคลื่อนไหวเพื่อการผู้ป่วย ที่จะถือการรักษาผู้ป่วยสหกรณ์วิธีรวมกับการแสดงต่อเนื่องสามารถเพิ่มแรงจูงใจและกิจกรรมของผู้ป่วย และ ดัง นั้น การความคืบหน้าของโรคอุปกรณ์หุ่นยนต์สัมผัสคำสำคัญโครงกระดูกภายนอกบำบัดฟื้นฟูสมรรถภาพแขนบทนำ 11.1 ทางคลินิกและเหตุผลสำหรับการรักษาด้วยแขนแขนขาด้านบน paralysed เนื่องจากแผลของผู้ป่วยระบบประสาทกลาง เช่นหลังจากจังหวะ เจ็บปวดสมองหรือไขสันหลังบาดเจ็บ การรักษาแขน การเป้าหมายของการรักษานี้จะกู้คืนฟังก์ชันมอเตอร์ ปรับปรุงประสานการเคลื่อนไหว เรียนรู้กลยุทธ์ใหม่ที่เคลื่อนไหว ดังนั้นเรียกว่าเคล็ดลับการเคลื่อนไหว และ การป้องกันภาวะแทรกซ้อนรองเช่นกล้ามเนื้อฝ่อ โรคกระดูกพรุน ข้อต่อกรรมวิธีและความรู้ความหลายการศึกษาพิสูจน์ว่า แขนบำบัดมีค่าบวกผลความคืบหน้าการฟื้นฟูสมรรถภาพของผู้ป่วยโรคหลอดเลือดสมอง(ดู [25] สำหรับรีวิว) หลาย ๆ กลุ่มที่สังเกตอีกต่อไปวันอบรม และไปรวมระยะเวลาการฝึกอบรมมีผลบวกในการทำงานมอเตอร์ของแขน[18, 19, 33] ใน meta-analysis ประกอบเก้าควบคุมการศึกษากับผู้ป่วยโรคหลอดเลือดสมอง 1,051, Kwakkel et al. [17]พบว่าเพิ่มความเข้มของการฝึกอบรมผลผลิตปานกลางผลบวกในกล้ามเนื้อทำงานและกิจกรรมของการใช้ชีวิตประจำวัน (ADL) การศึกษาไม่แตกต่างระหว่างแขนขาบน และล่าง ข้อสรุปที่ความคืบหน้าฟื้นฟูขึ้นกับความเข้มของการฝึกอบรมและระยะเวลาการฝึกอบรมสนับสนุนการประยุกต์ใช้ robotaidedแขนบำบัดเพิ่มเติมมีหลักฐานที่ส่งเครื่องบำบัดสามารถเพิ่มประสิทธิภาพการรักษา [1, 5, 20, 21, 32] พิจารณารยางค์บนรักษา หุ่นยนต์ที่สามารถให้ความช่วยเหลือมีองศาของการเคลื่อนไหวชดเชยสำหรับการกิ่งมีผลกระทบ มีหลักฐานว่าการกู้คืนเพิ่มเติมมีประสิทธิภาพเมื่อผู้ป่วยมีส่วนร่วมอย่างแข็งขันในการการฝึกอบรม [13] เป็นที่สำหรับความสำเร็จฟื้นฟู มันเป็นสิ่งสำคัญในการจูงใจได้มีส่วนร่วมในการฝึกอบรม

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

Armin: หุ่นยนต์แขนบำบัดผู้ป่วยสหกรณ์
โทเบียส Nef Æ Matjaz Mihelj Æโรเบิร์ต Riener
ที่ได้รับ: 22 ธันวาคม 2006 / ได้รับการยืนยัน: 1 กรกฎาคม 2007
? สภาระหว่างประเทศเพื่อการแพทย์และวิศวกรรมชีวภาพ 2007
บทคัดย่องานที่มุ่งเน้นซ้ำและเข้มข้นแขน
ฝึกอบรมสามารถเพิ่มประสิทธิภาพการฟื้นฟูสมรรถภาพแขนในผู้ป่วยที่มี
แขนอัมพาตเนื่องจากแผลของกลาง
ระบบประสาท มีหลักฐานว่ามีระยะเวลาการฝึกอบรมคือ
เป็นปัจจัยสำคัญสำหรับความคืบหน้าการรักษา หุ่นยนต์ที่สนับสนุนการ
บำบัดสามารถปรับปรุงฟื้นฟูกิจการมากขึ้นช่วยให้การ
ฝึกอบรมอย่างเข้มข้น บทความนี้นำเสนอจลนศาสตร์การ
ควบคุมและโหมดการบำบัดของแขนหุ่นยนต์บำบัด
Armin มันเป็นจอแสดงผลสัมผัสกับกึ่งรพ-
จลนศาสตร์กับสี่การใช้งานและสององศา passive ของ
เสรีภาพ พร้อมกับตำแหน่งที่แรงและแรงบิดเซ็นเซอร์
อุปกรณ์ที่สามารถส่งมอบการบำบัดผู้ป่วยแขนสหกรณ์
คำนึงถึงกิจกรรมของผู้ป่วยและสนับสนุน
ให้เขา / เธอเพียงเท่าที่จำเป็น จอแสดงผลสัมผัส
จะถูกรวมกับการแสดงผลภาพและเสียงที่ใช้เพื่อ
นำเสนอการเคลื่อนไหวและการงานการเคลื่อนไหวไปยัง
ผู้ป่วย สันนิษฐานว่าเป็นผู้ป่วยสหกรณ์การรักษาด้วย
วิธีการรวมกันกับจอแสดงผลต่อเนื่องสามารถเพิ่ม
แรงจูงใจของผู้ป่วยและการทำกิจกรรมและดังนั้น
ความคืบหน้าการรักษา.
คำหุ่นยนต์? อุปกรณ์สัมผัส? รพ?
ฟื้นฟู? แขนบำบัด
1 บทนำ
1.1 ความเป็นมาและเหตุผลทางคลินิกแขนบำบัด
ผู้ป่วยที่มีแขนอัมพาตเนื่องจากแผลของ
ระบบประสาทส่วนกลางเช่นหลังจากที่จังหวะบาดแผล
สมองหรือการบาดเจ็บไขสันหลังมักจะได้รับการรักษาด้วยแขน
เป้าหมายของการรักษานี้คือการกู้คืนการทำงานของมอเตอร์ในการปรับปรุง
การเคลื่อนไหวประสานเรียนรู้กลยุทธ์การเคลื่อนไหวใหม่เพื่อให้
เรียกว่าการเคลื่อนไหวของเคล็ดลับและเพื่อป้องกันภาวะแทรกซ้อนรอง
เช่นกล้ามเนื้อลีบ, โรคกระดูกพรุนข้อ
เสื่อมและเกร็ง.
การศึกษาหลายพิสูจน์แขน การรักษาด้วยการมีบวก
มีผลต่อความคืบหน้าการฟื้นฟูสมรรถภาพของผู้ป่วยโรคหลอดเลือดสมอง
(ดู [25] สำหรับการตรวจสอบ) หลายกลุ่มตั้งข้อสังเกตว่าอีกต่อไป
การฝึกอบรมทุกวันและอีกต่อไประยะเวลาการฝึกอบรมโดยรวม
มีผลกระทบในเชิงบวกต่อการทำงานของมอเตอร์ของแขน
[18, 19, 33] ใน meta-analysis ประกอบด้วยเก้าควบคุม
การศึกษากับผู้ป่วยโรคหลอดเลือดสมอง 1,051, et al, Kwakkel [17]
แสดงให้เห็นว่าการฝึกอบรมเข้มเพิ่มขึ้นอัตราผลตอบแทนในระดับปานกลาง
ผลในเชิงบวกต่อการทำงานของกล้ามเนื้อและกิจกรรม
ในชีวิตประจำวัน (ADL) การศึกษาไม่ได้แยกแยะความแตกต่าง
ระหว่างขาบนและล่าง สรุปว่า
ความคืบหน้าการฟื้นฟูขึ้นอยู่กับความเข้มของการฝึกอบรม
และระยะเวลาในการฝึกอบรมการสนับสนุนการประยุกต์ใช้ robotaided
บำบัดแขน.
มีหลักฐานเพิ่มเติมว่าการรักษาเครื่องส่งคือ
สามารถเพิ่มประสิทธิภาพการรักษา [1, 5, 20, 21, 32] พิจารณา
การรักษาแขนหุ่นยนต์สามารถให้ความช่วยเหลือ
กับองศาที่แตกต่างของการเคลื่อนไหวของค่าชดเชยสำหรับ
แขนขาได้รับผลกระทบ มีหลักฐานว่ามีการฟื้นตัวมากขึ้นเป็น
ผลเมื่อผู้ป่วยส่วนร่วมอย่างแข็งขันใน
การฝึกอบรม [13] มันคือการตั้งสมมติฐานว่าประสบความสำเร็จใน
การฟื้นฟูก็เป็นสิ่งสำคัญที่จะกระตุ้นให้ผู้ป่วยที่จะ
มีส่วนร่วมระหว่างการออกกำลังกายการฝึกอบรม

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

Armin : หุ่นยนต์คนไข้แบบแขนบําบัดTobias เนฟ matjaz mihelj riener กู้กู้ โรเบิร์ตได้รับ : 22 ธันวาคม 2549 / รับ : 1 กรกฎาคม 2007สหพันธ์แพทย์วิศวกรรมชีวภาพนานาชาติณบทคัดย่องานเน้นแขนซ้ำและเข้มข้นการฝึกอบรมสามารถเพิ่มสมรรถภาพในผู้ป่วยที่แขนเป็นอัมพาตรยางค์บนเนื่องจากรอยโรคของเซ็นทรัลระบบประสาท มีหลักฐานว่า การฝึกอบรม ระยะเวลาเป็นปัจจัยสำคัญสำหรับการรักษาความคืบหน้า หุ่นยนต์สนับสนุนบำบัดสามารถปรับปรุงฟื้นฟูให้มากขึ้นการฝึกอบรมที่เข้มข้น บทความนี้นำเสนอแบบ ,การควบคุมและการรักษารูปแบบของแขนหุ่นยนต์บำบัดArmin มันเป็นจอแสดงผลสัมผัสกับกึ่งโครงสร้างจลนศาสตร์กับสี่การใช้งานและสองเรื่อยๆองศาเสรีภาพ พร้อมกับตำแหน่งเซ็นเซอร์แรงและแรงบิดอุปกรณ์ช่วยบำบัดผู้ป่วยแบบแขนพิจารณากิจกรรมของผู้ป่วย และสนับสนุนเขา / เธอ เพียงเท่าที่จำเป็น หน้าจอสัมผัสรวมกับค่าการแสดงผลที่ใช้ปัจจุบันการเคลื่อนไหวและการเคลื่อนไหวงานไปคนไข้ เป็นสันนิษฐานว่าผู้ป่วยร่วมมือรักษาวิธีการรวมกับการแสดงผลที่ต่อเนื่องสามารถเพิ่มของผู้ป่วยและแรงจูงใจในกิจกรรม และ ดังนั้นความก้าวหน้าในการรักษาคำหลักหุ่นยนต์สัมผัสอุปกรณ์โครงกระดูกภายนอกฟื้นฟูแขนบําบัด1 แนะนำ1.1 ความเป็นมาและเหตุผลสำหรับแขนบำบัดคลินิกผู้ป่วยที่เป็นอัมพาตเนื่องจากรอยโรคของรยางค์บนระบบประสาทส่วนกลาง เช่น หลังจากจังหวะ บาดแผลสมองหรือไขสันหลังได้รับบาดเจ็บแขน มักจะได้รับการรักษา ที่เป้าหมายของการรักษานี้คือการกู้คืนการทำงานมอเตอร์ , ปรับปรุงการประสานงานการเคลื่อนไหวเรียนรู้กลยุทธ์เคลื่อนไหวใหม่ ดังนั้นเรียกว่าขบวนการหลอก และเพื่อป้องกันภาวะแทรกซ้อนรองเช่น กล้ามเนื้อลีบ หรือร่วมเสื่อม และอาการเกร็ง .หลายการศึกษาพิสูจน์ว่าแขนบําบัดได้บวกผลการฟื้นฟูสมรรถภาพผู้ป่วยโรคหลอดเลือดสมองในความคืบหน้าของ( ดู [ 25 ] เพื่อทบทวน ) หลายกลุ่มพบว่าอีกต่อไปการฝึกอบรมและการฝึกอบรมทุกวันช่วงยาวโดยรวมมีความสัมพันธ์ในทางบวกกับมอเตอร์การทำงานของแขน[ 18 , 19 , 33 ] ในการวิเคราะห์ประกอบด้วยเก้าควบคุมขอศึกษากับผู้ป่วยโรคหลอดเลือดสมอง kwakkel , et al . [ 17 ]พบว่า การเพิ่มผลผลิต ความเข้มปานกลางผลในเชิงบวกต่อการทำงานของกล้ามเนื้อ และกิจกรรมต่างๆในการดำเนินชีวิตประจำวัน ( ADL ) การศึกษาไม่ได้แยกแยะระหว่างส่วนบนและแขนขาที่ต่ำกว่า สรุปได้ว่าความคืบหน้าการฟื้นฟูขึ้นอยู่กับความเข้มการฝึกอบรมระยะเวลาการฝึกอบรมและสนับสนุนการประยุกต์ใช้ robotaidedแขนบําบัดมีหลักฐานเพิ่มเติมที่เครื่องส่ง การบำบัดสามารถเพิ่มประสิทธิภาพการรักษา [ 1 , 5 , 20 , 21 , 32 ) พิจารณาแขนบําบัด , หุ่นยนต์ที่สามารถให้การช่วยเหลือด้วยองศาที่แตกต่างกันของการเคลื่อนไหวชดเชยสำหรับผลกระทบ กิ่งก้าน มีหลักฐานว่าการกู้คืนเพิ่มเติมที่มีประสิทธิภาพเมื่อผู้ป่วยอย่างมีส่วนร่วมในการฝึกอบรม [ 13 ] คือ สำหรับที่ประสบความสำเร็จฟื้นฟู , มันเป็นสิ่งสำคัญที่จะกระตุ้นให้คนไข้มีส่วนร่วมในการฝึกอบรมการออกกำลังกาย