功能性电刺激结合其他疗法在下肢康复的研究现状

脊椎损伤、脑血管意外、脑血管外伤的患者会出现不同程度的下肢运动障碍。采用有效的方法对患者进行下肢康复训练,进而改善患者的步态,增强患者的步行能力,具有重要的意义。大量的临床实验表明,功能性电刺激与其他的康复疗法相结合对于下肢偏瘫患者运动功能的恢复有着极好的疗效。     

服务于功能性电刺激的双足步态实验

背景：功能性电刺激利用低频弱电流脉冲刺激失去神经控制的肌肉已经在截瘫行走的临床应用中取得了小范围成功,但现有的电刺激模式存在不灵活、不易操作、且稳定性不高的缺点。 目的：基于步态分析方法,研究涉及到步行动作的各肌肉群的协同动作关系,将肌肉电刺激模式简化为无需患者操作的规律性控制策略,并验证该策略在功能性电刺激实验中的有效性。 方法：针对双足步行的特点,提出一种基于关节角变化趋势及肌电信号强度变化的步态研究方法,旨在服务于功能性电刺激的设计,为下肢肌肉提供理想的电刺激模式,使人体产生相应的肌肉群协同动作,从而使受试者最终实现非自主控制的行走运动。 结果与结论：实验结果一方面验证了基于步态分析的电刺激模式设计是可行的,对今后加入更复杂的控制方式提供了依据,另一方面也为未来开展的瘫痪患者临床康复实验研究打下了基础。     

脑机接口控制的下肢功能性电刺激系统研究

研发基于脑机接口控制的功能性电刺激系统,服务于下肢的运动康复。脑机接口采用的是基于稳态视觉诱发电位的脑电信号技术。使用线性判别分析分类器来处理脑电信号的频域特征,实现对下肢5种运动状态的控制意图识别,即开始、快速、慢速、停止和空闲状态。识别的意图转化为指令触发电刺激系统,刺激下肢的相关肌肉产生运动,并测量关节角度。设计的系统在6位正常受试者上进行了单纯的脑机接口实验,其中2位分别进行了脑机接口控制的小腿摆动与下肢行走的电刺激实验。在小腿摆动实验中刺激的是股直肌,行走运动实验中刺激的是两条腿的髂腰肌、臀大肌、股直肌和腘绳肌。实验分析了电刺激尾迹对脑电信号的影响,结果表明设计的脑机接口可以准确地识别运动意图(平均识别率高于85%),并能够实现电刺激作用下与该意图相对应的下肢期望运动。     

基于虚拟仪器技术的时序功能电刺激系统

目的:开发可诱发肌肉运动或模拟正常的肌肉自主运动的的系统.方法:应用LabVIEW开发了一基于虚拟仪器技术的两通道功能性电刺激系统.结果:系统可输出各种刺激信号.结论:有关测试结果表明,系统具有良好的性能,达到了设计的各种技术指标,并具有开发方便的优点.     

基于减重步行训练的下肢康复机器人结构设计与分析

提出了一款基于气囊式减重原理的下肢康复训练机器人。它集主动训练与被动训练、静态平衡与功能评定于一体,适用于下肢偏瘫的脑卒中患者。装置的机械结构包括减重支持结构、步行器、拉伸锁定结构配合U型架、箱体结构和外框架辅助结构。对跑步机这一运动部件用SolidWorks软件进行三维建模,并用有限元分析软件Ansys进行应力计算表明:跑步机最大应力值为3.593 2 MPa,最大变形值为1.062 7 mm,均在材料容许范围以内,验证了设计的合理性与可行性。     

电刺激控制癫痫的基础与临床研究

癫痫是一种严重的神经系统疾病，因其频繁发作，不仅影响患者的日常生活、学习和工作，还可能因在发作时遭遇危险而危及生命，给患者、家庭和社会带来极大负担。流行病学调查显示，癫痫的发病率约占全球人口的近1％。尽管传统的抗癫痫药物治疗对许多患者具有明显效果，但是仍有近20％～     

融合功能性电刺激的助行康复外骨骼机器人混合控制策略研究进展

运动康复有助于促进脊柱损伤的恢复或脑卒中患者神经可塑,这对患者受损运动功能的恢复有着非常重要的作用。近年来,功能性电刺激(FES)技术与外骨骼机器人的结合,发挥了这两种康复技术的优势,同时互补了各自缺陷,从而促进实现了更有效的康复辅助模式,目前已逐渐成为本领域的研究热点。综述融合FES与下肢康复机器人混合控制策略的研究现状,并分别就FES结合被动矫形器的单向控制方法和融合主动外骨骼的协同控制方法,剖析其相关技术与难点;讨论构建人机信息交互环路的关键问题,以及如何设计出合理高效混合控制策略,从而实现动态控制分配和患者最大程度主动参与康复训练的目标。对未来的混合康复技术发展方向进行了总结与展望。     

一种用于神经刺激研究的触屏控制小型超声发生器

超声发生器是研究超声刺激的重要工具,但是目前并无可供选择的专用设备。目前实验室所用超声发生器通常都用多台通用仪器搭建而成,体积大,操作复杂。本文设计了一种用于神经刺激研究的小型超声发生器,用触屏作为控制界面,方便刺激参数的输入和修改;独立的E类末级功放非常小巧,可接近换能器放置,换能器的电抗参数纳入功放从而省去了匹配电路,整机体积进一步缩小。内置的现场可编程门阵列（FPGA）产生脉冲方波,经专门的驱动电路后控制E类功放中MOSFET的通断。测试表明,本文设计的超声发生器产生的波形准确,最高频率可达2 MHz。配接自制的500 kHz换能器,在30 V电源电压下输出功率6.23 W,最大声压达到168.3 kPa,并且还有可提升的空间。该发生器体积小,操作方便,电路设计简单,适用于超声神经刺激的研究。     

基于肌电特征提取的智能电刺激仪

为了改善常规电刺激仪的刺激参数不准确、缺少主动治疗模式等缺陷,设计开发了生物反馈式智能电刺激仪。将肌电反馈控制与电刺激相结合,对患者运动肌群的电信号进行无创测量和特征值提取,以肌电特征值作为反馈量控制电刺激仪的输出。创新地实现了基于Delta-sigma技术的肌电信号特征提取及肌电反馈控制,可准确获取肌电特征值,实现了电刺激治疗的智能化,促使患者主动参与训练和治疗;采用刺激电流双向检测技术和可编程式触摸屏人机交互,使刺激参数准确量化。经实验可知:仪器已达到设计要求,实现了既定的功能。     

小脑电刺激对脑发育落后患儿康复作用的初步评价

目的：探讨小脑顶核仿生物电刺激改善脑循环,治疗脑发育落后的疗效及可行性。方法将我科128例脑发育落后患儿分为治疗组与对照组,治疗组76例,在常规康复治疗(运动功能训练)的基础上,应用小脑电刺激治疗;对照组52例,采用常规康复治疗(运动功能训练)。结果治疗组有效率94.7%,对照组有效率76.9%,两组相比较,x2=8.958,P<0.01,差异有显著性意义。结论采用小脑电刺激治疗脑发育落后患儿操作简单,疗效显著,是康复综合治疗中的有效手段之一,且无创伤性。     

基于2^n伪随机复合频率信号的神经肌肉电刺激系统设计

目的：每一块肌肉都是由众多肌纤维组成,每一组肌纤维的固有频率不同,在对肌肉进行电刺激时,使用单一频率的电刺激不能满足同时对多组肌纤维进行刺激,不能达到最有效的电刺激作用,因此我们设计了一种基于伪随机信号的复合频率电刺激仪,能在一个刺激周期内实现多个频率的电刺激。方法：设计了一个以STC12C5410AD单片机为核心控制芯片的伪随机信号神经肌肉电刺激仪系统,采用串口实现上下位机的通讯,通过软件编程,上位机发送主频数、主频频率、间歇时间和刺激时间各项参数指令,由单片机控制输出两路伪随机脉冲信号,并通过逆变电路实现伪随机信号的输出,在逆变电路中加入电流监测电阻,实时监测输出信号的电流大小,将其控制在人体安全电流10mA以下,保证了用户的使用安全。结果：研制出的电刺激仪能产生1kHz以下多种主频信号的复合,根据主频数和主频频率的不同输出不同的复合频率信号,同时对输出电流的检测,验证了信号的安全性。结论：本文将伪随机复合频率信号运用于肌肉电刺激仪中,取代传统的单一频率电刺激仪,实现了技术上和理论上的创新,具有较高的临床实验和科研价值。     

应用小面积体表电极对穴位进行功能电刺激实现五指屈曲的实验研究

为肢体瘫痪这一重大残障疾病的康复治疗探索一种生物医学工程技术。根据首次提出的针灸结合肌电桥治疗中风偏瘫的新思路,采用小面积体表电极,选取10名健康志愿者(5男5女),通过对每位志愿者上肢216组穴位组合进行功能电刺激,确定控制五指屈动作的最佳刺激穴位组合。实验发现,5对实现五指屈曲的最佳穴位组合,其电流阈值均小于10 mA,指屈动作完成率为100%,舒适率在90%以上,其他指屈无反应率在80%以上。相对于传统在肌肉上进行功能电刺激控制五指指屈的方法,对穴位进行功能电刺激,刺激电流小,动作纯净度更高,刺激位点定位更容易,为进一步开展偏瘫患者以自身健康五指动作带动瘫侧五指动作的临床试验打下基础。