利用辅助锻炼来改善运动功能的系统和方法技术方案

本发明专利技术的一个实施方式包括通过强迫锻炼来减轻患者的医学障碍症状的系统和方法。该系统包括具有可活动部分的锻炼器械，该可活动部分响应于患者的第一贡献并响应于马达的第二贡献而运动。该系统进一步包括至少一个机械传感器和控制系统，其程序化响应与感测的数据通过马达来改变第二贡献。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术通常涉及用于医学治疗的系统和方法。在具体实施方式中，本专利技术涉及用于改善遭受神经障碍的患者的运动功能(motor function)的系统和方法。
技术介绍
神经障碍，如包括那些本质上变性的神经运动和神经认知障碍，可导致患者生活质量的显著降低。大多数神经障碍在一定程度上可通过药物治疗。在帕金森病(PD)的情形中，虽然抗帕金森药物可改善ro运动功能，但其有效性随障碍发展降低，且通常在长期l-D0PA使用后形成禁止性运动障碍。而且，许多人优选比药物更自然的替换方案。在动物中已经进行了某些研究以确定锻炼是否有益于治疗ro (参见，如，Poulton 等人，“Treadmill training ameliorates dopamine loss but not behavioraldeficits in hemi-Parkinsonian rats，，，Experimental Neurology, 193 :181-197(2005);和 Tillerson 等人，“Exercise induces behavioral recovery and attenuatesneurochemical deficits in rodent models of Parkinson’ s disease，，,Neuroscience,119:899-911 (2003)。实际上，动物研究已经表明，强迫锻炼改善运动功能并具有神经保护质量。具体地，在强迫锻炼范例中，为了避免有害刺激，注射了 6-羟基多巴胺(6-0DHA)从而刺激I3D的啮齿动物在马达驱动的跑步机(踏车)上以比其优选的锻炼速度高的速度锻炼。然而，来自动物强迫锻炼研究的有前景的结果还没有转移到患ro的人类患者。帕金森患者采用了不同形式的锻炼。例如，传统机械治疗活动、运动训练的执行、无支撑的跑步机步行、部分体重支撑的跑步机步行、或持久锻炼活动的组合都已经用于改善ro运动技巧° (参见，Herman 等人，“Six weeks of intensive treadmill training improvesgait and quality of life in patients with Parkinson’ s disease:a pilot study，，，Arch. Phys. Med. RehabiI. ,88:1154-1158 (2007);和 Pohl 等人，“Immediate effects ofspeed-dependent treadmill training on gait parameters in early Parkinson’ sdisease”，Arch. Phys. Med. RehabiI.，84:1760-1766 (2003))。然而，元分析得出下面的结论，即，没有足够的证据支持锻炼治疗对帕金森患者的有效性。(参见，如，Smidt等人，“Effectiveness of exercise therapy:A best-evidence summary of systematicreviews”, Aust. J. Physiotherapy,51:71-85 (2005))。此外，ro和其他神经运动和神经认知障碍的衰弱效果通常阻止人们在治疗它们的各自障碍中实现全部的锻炼益处。实际上，ro患者产生缓慢和无规则的运动限制了其以改善运动功能可能必须的相对高速度锻炼的能力。参见,如DeLong MR, “Primate modelsof movement disorders of basal ganglia origin”，Trends in Neuroscience, 13 (7):281-185 (1990) ；Playford ED 等人，“Impaired activation of frontal areas duringmovements in Parkinson’s disease: a PET study”，Adv. Neurol. ,60:506-510 (1993);Playford 等人，“ Impaired mesial frontal and putamen activation in Parkinson’sdisease:a positron emission tomography study，，,Ann. Neurol. , 32(2):151-161( 1992);和Eidelberg等人,“The metabolic topography of parkinsonism，，, Journal of CerebralBlood Flow and Metabolism, 14:783-801 (1994))。而且，在某些神经障碍的后期，包括PD，药物效果较小，因此进一步削弱患者锻炼的能力。
技术实现思路
本专利技术的一个方面包括用于改善呈现异常运动功能的患者运动功能的系统。该系统包括具有可活动部分(movable portions)的锻炼器械(锻炼机器，锻炼机)，其响应于对患者提供的所述可活动部分的运动的第一贡献(第一作用，first contribution)而运动。该系统也包括耦接到所述锻炼器械的马达，其提供对所述可活动部分的所述运动的第二贡献(第二作用，second contribution)。该系统也包括在锻炼器械上的至少一个机械传感器，其感测患者或马达的机械参数。该系统进一步包括耦接至锻炼器械的控制系统，该锻炼器械耦接至马达和机械传感器，并被程序化以接收来自机械传感器的数据，且基于来自机械传感器的数据改变第二贡献的量。在优选的实施方式中，机械传感器感测患者的速度或节奏、患者产生的扭矩、马达产生的扭矩、患者产生的功率、或马达产生的功率。在优选的实施方式中，该系统在锻炼过程中增大患者的节奏。因为患者主动对锻炼器械的可活动部分的运动做出贡献，所以该系统增大但不取代患者的自愿努力。本专利技术的另一个方面包括用于改善遭受异常运动功能，如神经障碍的患者的运动功能的方法。该方法包括从患者接收对锻炼器械的可活动部分运动的第一贡献，并感测对应于患者或锻炼器械的机械参数的数据。该方法进一步包括经由耦接至所述锻炼器械的马达为所述锻炼器械的所述可活动部分的所述运动提供第二贡献，基于感测的数据计算患者的总分(summary score),比较患者的总分与预设的期望总分范围，以及基于该得分的比较改变第二贡献。在优选的实施方式中，机械参数是患者的速度或节奏、患者产生的扭矩、马达产生的扭矩、患者产生的功率、或马达产生的功率。在优选的实施方式中，神经障碍是神经马达或神经认知障碍。附图说明图I示出了根据本专利技术方面的用于改善具有异常运动功能的患者的运动功能的系统的实施例。图2示出了根据本专利技术方面的控制系统的实施例。图3示出了根据本专利技术方面的用于改善遭受异常运动功能的患者的运动功能的方法的实施例。图4a示出了安装在机械训练设备(trainer)上的双人自行车(tandem bicycle),该机械训练设备具有在训练机器(前)和患者(后)位置固定的前叉和安装的曲轴组件(cranksets)，如实施例I中使用的。图4b示出本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.12.10 US 12/635,2201.一种用于改善呈现异常运动功能的患者的运动功能的系统，所述系统包括 具有可活动部分的锻炼器械，其响应于患者对所述可活动部分的运动的第一贡献而运动；以及 耦接至所述锻炼器械的马达，所述马达为所述可活动部分的所述运动提供第二贡献；在所述锻炼器械上的至少ー个机械传感器，所述机械传感器感测速度、节奏、扭矩、或功率；以及 耦接至所述马达和所述机械传感器的控制系统，所述控制系统被程序化成 从所述机械传感器接收数据，以及 基于来自所述机械传感器的数据改变所述第二贡献的量。2.根据权利要求I所述的系统，其中，所述至少一个机械传感器包括多个传感器，所述多个传感器感测由所述患者产生的速度或节奏、扭矩，由所述马达产生的扭矩，以及由所述马达产生的功率。3.根据权利要求I所述的系统，其中，改变所述第二贡献的量改变所述马达的速度。4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述控制系统进一歩被程序化成 基于来自所述机械传感器的数据计算患者总分，其中所述总分包括以下加权因子 (a)锻炼运动的强度，以及 (b)对锻炼运动的患者贡献，或对锻炼运动的马达贡献，或两者；以及 比较所述患者总分与预定的期望总分范围。5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述患者总分包括对所述锻炼运动的患者贡献；并且 其中，根据每分钟单位的节奏速率表达的所述强度的加权大于根据瓦特功率表达的对所述锻炼运动的患者贡献的加权。6.根据权利要求4所述的系统，其中，所述患者总分包括对锻炼运动的患者贡献；并且 其中，所述强度的加权大于对所述锻炼运动的患者贡献的加权。7.根据权利要求4所述的系统，其中，所述患者总分包括对所述锻炼运动的马达贡献；并且 其中，根据每分钟单位的节奏表达的所述强度的加权大于根据瓦特功率表达的对锻炼运动的马达贡献的加权。8.根据权利要求4所述的系统，其中，所述患者总分包括对所述锻炼运动的马达贡献；并且 其中所述强度的加权大于对所述锻炼运动的马达贡献的加权。9.根据权利要求4所述的系统，其中所述患者总分包括对锻炼运动的患者贡献和对锻炼运动的马达贡献；并且 其中对锻炼运动的患者贡献的加权大于根据相同度量単位表达的对锻炼运动的马达贡献的加权。10.根据权利要求4所述的系统，其中所述患者总分包括对锻炼运动的患者贡献和对锻炼运动的马达贡献；并且 其中对锻炼运动的患者贡献的加权大于对锻炼运动的马达贡献的加权。11.根据权利要求3所述的系统，其中所述系统进ー步包括生理传感器，所述生理传感器感测指示有氧活动的患者的生理条件。12.根据权利要求11所述的系统，其中感测的生理条件是心率、血压、体温、和脑活动中的ー种。13.根据权利要求11所述的系统，其中所述控制系统被进一歩程序化成 基于来自生理传感器和机械传感器的数据计算患者总分，其中所述总分包括下列加权因子 (a)所述锻炼运动的強度， (b)对锻炼运动的患者贡献，或对锻炼运动的马达贡献，或两者，以及 (c)患者的心率；以及 比较患者总分与预定的期望总分范围。14.根据权利要求13所述的系统，其中所述锻炼运动的强度是速度或节奏，患者对锻炼运动的贡献是由所述患者产生的功率，而马达对所述锻炼运动的贡献是由所述马达产生的功率。15.根据权利要求4所述的系统，其中如果所述患者总分小于预定的期望总分范围，则所述控制系统被进一歩程序化成 为所述患者提供指令从而增加所述第一贡献。16.根据权利要求4所述的系统，其中如果所述患者总分大于所述预定的期望总分范围，则所述控制系统被进一歩程序化成 为所述患者提供指令从而减小所述第一贡献。17.根据权利要求15所述的系统，其中如果所述患者在设定的时间间隔后不増加所述第一贡献，则所述控制系统被进一歩程序化以 増加所述第二贡献。18....

【专利技术属性】
技术研发人员：杰伊·L·艾伯茨，
申请(专利权)人：克利夫兰临床医学基金会，
类型：发明
国别省市：