基于互聯(lián)網(wǎng)的遠(yuǎn)程康復(fù)醫(yī)療系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法

創(chuàng)新大賽二等獎(jiǎng)：基于互聯(lián)網(wǎng)的遠(yuǎn)程康復(fù)醫(yī)療系統(tǒng)

獲獎(jiǎng)團(tuán)隊(duì)：至善隊(duì)

獲獎(jiǎng)團(tuán)隊(duì)學(xué)校：東南大學(xué)

團(tuán)隊(duì)成員：王楠、李曉鵬、宋振中、朱澄澄、邵夢(mèng)超

獲獎(jiǎng)作品簡(jiǎn)介：

設(shè)計(jì)目的：我國(guó)殘障人數(shù)總計(jì)約6700萬(wàn)，是世界殘障者最多的國(guó)家。此外，我國(guó)65歲以上的老年人口占全國(guó)人口總數(shù)的11%以上，并有持續(xù)增長(zhǎng)的趨勢(shì)。而我國(guó)現(xiàn)在的康復(fù)治療師基數(shù)卻僅有5460人。面對(duì)如此大的供需差距，我國(guó)“到2015年殘疾人人人享有康復(fù)”的戰(zhàn)略目標(biāo)面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。建設(shè)一個(gè)健全的互聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程康復(fù)醫(yī)療系統(tǒng)不僅使康復(fù)醫(yī)療變得更加容易，而且從患者角度出發(fā)使得康復(fù)訓(xùn)練更加人性化，集多項(xiàng)生理信息檢測(cè)為一體，可幫助康復(fù)醫(yī)師做出更為客觀的康復(fù)評(píng)價(jià)，從而采取更加合理有效的康復(fù)治療方案。
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基本思路：設(shè)計(jì)了一種基于網(wǎng)絡(luò)的一對(duì)多遠(yuǎn)程康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人系統(tǒng)，并應(yīng)用于臨床康復(fù)訓(xùn)練。作品集基于人體工程學(xué)原理進(jìn)行了機(jī)械臂的設(shè)計(jì)，并采用磁流變電機(jī)與力矩電機(jī)串聯(lián)增加康復(fù)的安全性，同時(shí)對(duì)肌電信號(hào)、血氧飽和度等生理參數(shù)進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)；運(yùn)用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)讓患者可根據(jù)康復(fù)醫(yī)師的遠(yuǎn)程設(shè)定進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練；醫(yī)師同時(shí)監(jiān)控多個(gè)患者的康復(fù)訓(xùn)練過(guò)程大大降低了對(duì)康復(fù)訓(xùn)練醫(yī)師數(shù)量的需求；身臨其境的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)大大提高了康復(fù)訓(xùn)練的積極性與效果。實(shí)驗(yàn)表明我們所研制的網(wǎng)絡(luò)化一對(duì)多遠(yuǎn)程助老助殘康復(fù)機(jī)器人系統(tǒng)具有良好的適用性和有效性。?
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本作品的創(chuàng)新點(diǎn)體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：?
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- 利用網(wǎng)絡(luò)化遙操作機(jī)器人技術(shù)，把傳統(tǒng)的患者醫(yī)師面對(duì)面的康復(fù)訓(xùn)練變?yōu)檫h(yuǎn)程康復(fù)訓(xùn)練，康復(fù)訓(xùn)練儀可用于養(yǎng)老院、社區(qū)醫(yī)院、家庭，而不再局限于醫(yī)院。

- 一對(duì)多遠(yuǎn)程監(jiān)控模式使得一位治療醫(yī)師可同時(shí)監(jiān)控多個(gè)患者的康復(fù)訓(xùn)練，解決了“患者多，治療師少”的矛盾。

- 多款游戲界面的設(shè)計(jì)，可以滿足不同患者以及患者不同康復(fù)階段的需求，使患者擺脫了枯燥乏味的訓(xùn)練過(guò)程，而根據(jù)自己的興趣愛(ài)好自由的選擇游戲，輕松愉悅的完成康復(fù)訓(xùn)練。

- 遠(yuǎn)程康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人除了具備康復(fù)訓(xùn)練功能外，還可以將患者的病情反饋和康復(fù)評(píng)價(jià)集于一體。肌電信號(hào)的檢測(cè)以及體溫、脈搏、血氧飽和度等的實(shí)時(shí)監(jiān)控可以更科學(xué)、更有效的對(duì)患者進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練。

- 基于人體工程學(xué)原理的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及平穩(wěn)可靠的驅(qū)動(dòng)技術(shù)使康復(fù)訓(xùn)練更具有安全性、舒適性。

- 磁流變電機(jī)作為一種無(wú)源力發(fā)生器，產(chǎn)生阻尼訓(xùn)練模式下需要的阻尼力，安全可靠；而力矩電機(jī)則完成康復(fù)訓(xùn)練中的主被動(dòng)模式和助力模式。兩種電機(jī)的組合充分保證了康復(fù)訓(xùn)練的安全。
- 我們充分考慮到患者有盲人，聾啞人等，應(yīng)用傳統(tǒng)的人機(jī)接口不適于這些人群。因此，我們特別針對(duì)這部分患者，將康復(fù)訓(xùn)練信息和機(jī)器人狀態(tài)信息以多媒體方式（語(yǔ)音、視頻）傳達(dá)給患者，使患者能夠?qū)崟r(shí)地了解到自己康復(fù)的程度、訓(xùn)練完成的好壞等等。?
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本作品的先進(jìn)性體現(xiàn)在：?
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目前,國(guó)內(nèi)在該領(lǐng)域進(jìn)行研究的主要有清華大學(xué)、東南大學(xué)、上海交通大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、哈爾濱工程大學(xué)等。其中, 上海交通大學(xué)和復(fù)旦大學(xué)合作展開(kāi)了“神經(jīng)的運(yùn)動(dòng)控制與控制信息源的研究”。其研究目的是提取神經(jīng)信息，利用神經(jīng)信息來(lái)控制電子假手。目前，七個(gè)自由度假手模擬裝置已設(shè)計(jì)完成，神經(jīng)信息的提取正在進(jìn)行動(dòng)物試驗(yàn)，信息的整合與控制電路的設(shè)計(jì)進(jìn)展順利。清華大學(xué)在國(guó)家“863”計(jì)劃支持下，從2000年起即開(kāi)展了機(jī)器人輔助神經(jīng)康復(fù)的研究，研制了一種上肢康復(fù)設(shè)備UECM，可以在平面內(nèi)進(jìn)行兩個(gè)自由度的運(yùn)行訓(xùn)練。但是他們都只是進(jìn)行的本地康復(fù)訓(xùn)練，而且是一對(duì)一的訓(xùn)練。本作品的主要突破即在于基于互聯(lián)網(wǎng)，不僅可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程康復(fù)醫(yī)療，即病人在家里或是社區(qū)醫(yī)院即可進(jìn)行康復(fù)醫(yī)療，而且可以實(shí)現(xiàn)一對(duì)多的醫(yī)療，即一個(gè)醫(yī)生可以同時(shí)指導(dǎo)多名患者進(jìn)行康復(fù)，大大的減輕了醫(yī)師不足的壓力。?
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總結(jié)：

產(chǎn)品可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)上肢和下肢的康復(fù)訓(xùn)練；可以將患者的病情反饋和康復(fù)評(píng)價(jià)集于一體，更科學(xué)、更有效的對(duì)患者進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練；可以用于養(yǎng)老院、社區(qū)醫(yī)院、家庭等，而不再局限于醫(yī)院；可以使得一位治療醫(yī)師可同時(shí)監(jiān)控多個(gè)患者的康復(fù)訓(xùn)練，解決了“患者多，治療師少”的矛盾。此外，我們充分考慮到患者有盲人，聾啞人等，應(yīng)用傳統(tǒng)的人機(jī)接口不適于這些人群。因此，我們特別針對(duì)這部分患者，將康復(fù)訓(xùn)練信息和機(jī)器人狀態(tài)信息以多媒體方式（語(yǔ)音、視頻）傳達(dá)給患者，使患者能夠?qū)崟r(shí)地了解到自己康復(fù)的程度、訓(xùn)練完成的好壞等等。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前我國(guó)醫(yī)療服務(wù)機(jī)構(gòu)(包括社區(qū)醫(yī)院)總共是31 萬(wàn)家。其中80%以上是個(gè)體診所和縣以下基層醫(yī)療機(jī)構(gòu)。在這些醫(yī)療機(jī)構(gòu)擁有的醫(yī)療儀器和設(shè)備中，有15%左右是? 0 世紀(jì)70 年代前后的產(chǎn)品，有60%是上世紀(jì)80 年代中期以前的產(chǎn)品?？梢钥隙ǎS著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，醫(yī)療機(jī)構(gòu)將不斷淘汰老、舊、殘、次醫(yī)療器械，從而推動(dòng)醫(yī)療器械行業(yè)的快速發(fā)展。加之本輪醫(yī)療體系建設(shè)的重點(diǎn)主要放在農(nóng)村醫(yī)療服務(wù)體系和城市社區(qū)醫(yī)療服務(wù)體系，細(xì)分市場(chǎng)中的基礎(chǔ)醫(yī)療器械的需求拉動(dòng)將更加明顯。

中國(guó)老齡科學(xué)研究中心搞過(guò)一項(xiàng)調(diào)查，我國(guó)城市老年人中，4 .8%的人擁有存款。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，老年人的退休金也將不斷增加。預(yù)測(cè)表明，到? 2010年，我國(guó)老年人的退休金總額將達(dá)到73 19 億元;到? 2020 年時(shí)將達(dá)到? 8145 億元;到? 2030 年，將增加到8383 億元。這些資金的一部分將進(jìn)入市場(chǎng)消費(fèi)。而家用醫(yī)療器械的消費(fèi)市場(chǎng)旺盛與否，關(guān)鍵看有沒(méi)有適應(yīng)老年人需求的產(chǎn)品。

本產(chǎn)品單價(jià)只在5萬(wàn)以下，只要擁有一臺(tái)家庭電腦，與互聯(lián)網(wǎng)取得連接就可進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練。而且隨著進(jìn)一步的開(kāi)發(fā)，產(chǎn)品單價(jià)會(huì)越來(lái)越低，功能越來(lái)越多，相信會(huì)得到廣大消費(fèi)者的認(rèn)可。