叶华山博士团队开发肩关节康复型辅助外骨骼装置

近日，湖北本科毕业论文（设计）评审联盟秘书处公布了2021年优秀学位论文评审结果，湖北科技学院叶华山博士指导的本科毕业论文《肩关节康复型辅助外骨骼装置的设计与开发》，获评“2021年优秀学位论文”荣誉称号。其主要工作来源于开放创新实验室叶华山博士指导张梓娴、乐文豪等同学在进行研发，从关节解剖结构及人体工程学出发，设计并开发康复型辅助外骨骼装置。

肩关节康复型辅助外骨骼装置支架3D设计图

据了解，由肩关节损伤（运动撕裂、车祸、工伤等）导致不对称肩、肩周炎和肩袖损伤等现象屡见不鲜，进行肩关节手术后患者在恢复和护理中容易出现各种后遗症，如肩关节僵直、不整齐肩、肩部肌肉退化等。因此，患者安全高效的康复、以及进行各项生理活动已经成为了一种亟待解决的问题。叶华山博士团队的设计可起到肩关节肩袖修复术后的固定和外展肌肉训练，前期佩戴以固定为主要目的，后期手术伤口愈合无疼痛感后，可调节肩部外展角度，配合肘关节运动组件，进行康复训练，是一款非常实用的肩关节康复型辅助外骨骼装置。

张梓娴同学介绍，在设计过程中遇到了很多困难，如三维模型的拉伸、抽壳处理等，但在叶华山老师的教导下一步步都得到了解决，让自己在科研领域“学渣变学霸”。先设计了充当外骨骼的支架钢板和螺母，以及手部托件、臂托、螺母、以及其他零件，并进行脱壳处理，减轻本设计的重量。对所有设计的零部件，例如钢板支架、螺母、臂托等进行整体的装配，装配过程中选择每个零部件对应的安全合理的配合方式，保正设计的安全舒适性和便携性要求。最后验证该设计的合理性、安全性和可行性，通过选取了12名受试者进行了肩肘关节康复型辅助外骨骼的穿戴测试，测试肩关节外展角度是否正常，肘部能否进行屈伸，并通过问卷调查的形式向受试者进行回访。

外骨骼装置电机驱动和肌电信号采集示意图

据 叶华山博士介绍，肩关节康复型辅助外骨骼装置设计、制作、穿戴测试和分析只是第一步，只完成了肩袖断裂修复术后的康复功能。团队目前正在尝试结合驱动，利用电机驱动和采集肌电信号，进行信号读取、转换再驱动上肢进行运动，同时将采用更加舒适的弯曲护板，给穿戴者提供更舒适的体验。【凌云】