机器人颈托帮助医生分析癌症患者的颈部活动

哥伦比亚大学为癌症患者设计的机器人颈托
新型机器人颈托的示意图及受试者使用颈托的图片。(左)颈托的CAD图。(右)一名参与者戴着护具舒适地坐在椅子上进行实验。表面电极安装在头部和颈部以记录肌肉活动。(图片来源:哥伦比亚大学)

哥伦比亚大学工程与应用科学学院的研究人员开发了一种新的机器人颈托,可以帮助医生分析癌症治疗对患者颈部活动能力的影响,并指导他们的康复。

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2018年,头颈癌是全球第七大常见癌症,新发病例89万例,死亡45万例,占美国所有癌症的3%,占美国所有癌症死亡人数的1.5%以上。这种癌症可以扩散到颈部的淋巴结,以及身体的其他器官。手术切除颈部淋巴结可以帮助医生调查扩散的风险,但可能会导致肩膀和颈部疼痛和僵硬数年。

哥伦比亚大学欧文医学中心耳鼻喉-头颈外科助理教授、面部整形和重建外科部门主管斯科特·特罗布说,确定哪些患者可能存在颈部运动问题“可能很困难,因为这些发现往往很微妙,难以量化”。然而,他解释说,成功地针对他们在行动方面可能存在的困难,可以帮助患者从有针对性的物理治疗干预中受益。

哥伦比亚工程学院(Columbia engineering)机械工程、康复与再生医学教授、机器人与康复实验室(ROAR)主任苏尼尔·k·阿格拉瓦尔(Sunil K. Agrawal)解释说,目前医生用来判断患者可能失去的颈部和肩部活动范围的技术和工具有些粗糙。它们通常要么提供不可靠的测量结果,要么需要太多的时间和空间来设置用于常规临床检查,哥伦比亚大学报道

为了开发一种更可靠、更便携的工具来分析颈部活动,Agrawal和他的同事从他们之前开发的用于分析肌萎缩性侧索硬化症(ALS)患者头部和颈部运动的机器人颈托中获得了灵感。他们与特罗布的团队合作,设计了一种新的可穿戴机器人颈托。他们的研究发表在7月12日的《可穿戴技术》杂志上。bob电竞平台

这种新型支架由3d打印材料和廉价传感器制成。这种易于佩戴的设备基于10名健康人的头部和颈部运动。

Agrawal说:“这是第一次在这类研究中,设计了一个可穿戴的机器人颈托来表征头部和颈部的整个活动范围。”

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在这项新研究中,研究人员使用原型支架,以及肌肉活动的电测量,比较了5名癌症患者在颈部淋巴结手术切除前和术后一个月的颈部活动能力。他们发现他们的设备可以在常规临床检查中精确检测患者颈部运动的变化。

Troob说:“使用传感颈托可以让外科医生在术后筛查患者的运动困难,量化他们的损伤程度,并选择患者进行物理治疗和康复。”

特罗布说:“患者始终认为手术后康复和指导锻炼的需求是他们医疗护理中未满足的需求。”“这项工作将为适当识别患者进行干预奠定基础。我们还希望通过使用颈托,我们能够客观量化他们的改善,并制定基于证据的康复计划。”

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特罗布说,在未来,研究人员希望对更大的患者群体进行调查,并使用颈托跟踪患者进行物理治疗,以制定基于证据的康复方案。他补充说,他们还希望为其他手术部位开发类似的支架,如前臂、脚踝或膝盖。

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