基于精确反馈线性化的动力型下肢假肢支撑期解耦控制

目的 针对膝-踝-趾动力型假肢系统支撑期强耦合性会导致假肢系统控制精度下降的问题,提出精确反馈线性化方法对动力型假肢系统解耦。 方法 采集人体下肢步态信息,将支撑期划分为支撑前中期和支撑末期,建立两个模态的动力学模型;使用精确反馈线性化解耦方法对支撑期假肢系统解耦,结合滑模控制设计动力型下肢假肢控制器;搭建联合仿真平台验证方法的有效性。 结果 解耦后系统相较于解耦前控制精度提高,解耦后支撑前中期膝、踝计算平均绝对误差( mean absolute error,MAE) 分别减少至 0. 001 1°、0. 002 6°,均方根误差( root meansquare error,RMSE) 分别减少至 0. 014 7°、0. 023 6°;支撑末期膝、踝、趾 MAE 分别减少至 0. 011 1°、0. 005 1°、0. 006 5°,RMSE 分别减少至 0. 021 9°、0. 021 0°、0. 012 9°,总体控制误差减少,响应速度加快,并且假肢能够在仿真环境中稳定运行。 结论 本文提出的解耦方法可有效简化下肢假肢系统的控制,并为假肢系统的进一步研究奠定基础。     

音乐神经反馈改善大学生阈下抑郁状态研究

阈下抑郁是指达不到抑郁症诊断标准的以抑郁心境为主的心理亚健康状态,适度干预可以改善其状态,降低病情发展风险。本文针对音乐神经反馈改善大学生阈下抑郁状态展开研究。24名阈下抑郁大学生参与本次试验,其中16名为试验组成员。采用基于频谱分类的解压类音乐对16名试验组成员进行10 min/d,周期为14 d的音乐神经反馈刺激,8名对照组成员不做任何刺激。本文提取并分析受试者脑电信号的相对功率、样本熵、复杂度共3个特征参数。研究结果表明,经音乐神经反馈刺激后,试验组人员的α、β、θ节律相对功率增大,δ节律相对功率减小;样本熵和复杂度均显著提高,且差异具有统计学意义(P<0.05);对照组特征参数差异均无统计学意义。试验组经音乐神经反馈刺激后,抑郁自评量表(SDS)得分减少,表明抑郁情绪得到改善。本研究结果表明,音乐神经反馈刺激可以改善阈下抑郁情绪,今后或可为大学生情绪自我调节提供一种有效的新思路。     

学习反馈是目标教学的重要环节

本文针对实施目标教学以来出现的忽视学习反馈、导致学生成绩下降这一实际问题，论述了学习反馈的意义和作用，提出了学习反馈是目标教学的重要环节。     

人工肌肉系统神经网络建模与控制

针对广泛应用于医疗机器人等领域的空气压人工肌肉的非线性特性，运用神经网络模型，对人工肌肉系统进行建模与控制。设计了一个具有单关节的人工肌肉试验系统。采用递推预报误差(RPE)算法来训练神经网络，并给出了RPE算法的具体实现，该算法与传统的BP算法相比具有更好的收敛特性。讨论了不同的输入向量和不同的隐层节点数对建模结果的影响。在此基础上提出了一种基于神经网络的人工肌肉系统非线性控制结构，并给出了人工肌肉关节跟踪正弦波和矩形波参考信号的试验结果。试验结果表明，采用神经网络模型对人工肌肉系统进行建模与控制，能有效地克服人工肌肉系统的非线性，能够得到更快的控制速度和更高的控制精度。     

人体肌肉状态疲劳监测及其在外骨骼交互控制中的应用

本文提出了一种基于人体肌肉状态实时监测的自适应人机交互控制方法,用于解决康复外骨骼机器人运动过程中的人机交互问题。为了保证患者的健康监控和康复训练效率,提出了一种新的疲劳评估算法,该算法利用人体神经肌骨模型,实现了对肌肉疲劳状态的等级划分。为了保证人机交互的安全性,提出了一种以该算法作为监督环节的变阻抗控制算法。通过实验验证,本文所提出的人机交互控制方法是有效的,具有普遍性,能够改善穿戴舒适度,提高康复训练效率,具有广阔的应用前景。     

机器性能检测在VitalBeam加速器精确放射治疗质量控制中的应用

目的 直线加速器的质量控制是临床开展精确放射治疗的重要保证,是物理师的工作职责之一。 研究探讨应用机器性能检测(MPC)模块完成 Vital Beam 加速器质量控制的高效性和精确性。 方法 通过分析天津市人民医院放疗科自2019 年 10 月至 2021 年 2 月使用美国瓦里安 VitalBeam 加速器开展精确放射治疗,借助 MPC 模块行加速器质量控制检测的 522 例机器自检数据,统计 Vital Beam 加速器机械性能及束流等各项参数的波动及变化趋势,评估 VitalBeam 加速器用于临床肿瘤患者放射治疗的精确性及稳定性。 结果 机器等中心尺寸(0.33 ± 0.01) mm,MV 探测板投影偏移(0.19 ±0.04) mm,kV 探测板投影偏移(0.22 ± 0.04) mm。 铅门(JAW):X₁= (0.13 ± 0.20) mm,X₂= (- 0.18 ± 0.32) mm,Y₁= (0.13 ±0.20) mm,Y₂= (- 0.18 ± 0.32) mm。 多叶准直器(...     

人工肌肉临床应用前景

有临床应用前景的人工肌肉材料大致有两类。传导电子做驱动力的材料靠电场力作用,如场致电收缩式聚合物、电场反应式弹性体及压电铁电型塑料,应用电压很高。传导离子的材料有pH响应式水凝胶、电容驱动式碳纳米管、电化学式导电聚合物及离子塑料金属复合物,应用电压低。还有电解相变式收缩材料、磁敏式收缩材料、光致敏液晶收缩材料及分子致动塑料等。这些可望在检验标本移取、眼外肌、假肢和人工心脏的开发上获得应用。     

精确抓握力量控制的脑动力学研究

精确抓握是人类完成多种精细复杂操作的基础,其神经控制机制极其复杂。目前对于精确抓握力量调节时大脑的动力学变化机制尚不明确。探究不同力幅度下精确抓握控制的指力行为和脑电动力学特征。12名健康右利手受试者被要求在10%、20%和30%最大自主收缩力(MVC)等3个力量水平下进行精确抓握的力量控制,同时采集运动过程中拇指和食指的力信号、压力中心点(COP)轨迹以及脑电信号(EEG), 并分别使用变异系数(CV)、COP速度和COP面积以及递归定量分析(RQA)进行量化评估。结果显示,拇指和食指的指尖力信号的CV与力量水平呈现线性正相关(拇指: r=0.624, P<0.001;食指: r=0.721, P<0.001);拇指和食指在30% MVC力量水平的COP面积分别为(1.94±1.21)和(2.02±1.45)mm²,显著大于在10% MVC((1.01±0.81)、(0.89±1.02)mm²)和20% MVC((1.20±0.62)、(1.16±0.63)mm²,P<0.05)时的COP面积。拇指在10%,20%和30% MVC下x和y轴的COP速度分别为(4.23±1.11)、(2.11±0.50)、(1.70±0.40)mm/s和(6.22±1.45)、(3.39±0.70)、(2.90±0.69)mm/s,呈现随着力量水平的增加而逐级下降的趋势(P<0.01),而10% MVC下的食指x和y轴的COP速度((4.95±1.34)、(7.04±1.75)mm/s)显著高于20% MVC((2.78±0.53)、(3.79±0.63)mm/s)和30% MVC((2.95±0.94)、(3.54±0.82)mm/s,P<0.05)。随着力量水平的增加,EEG信号α频带的RQA参数显著下降(P<0.05)。研究表明,随着力量水平的增加,力量波动性、EEG信号的复杂性增加,手指的调整速度和控制稳定性降低,EEG信号的α频带与精确抓握的运动控制密切相关。研究揭示精确抓握指力的指力控制与中枢神经系统的动力学行为有密切耦联,为深入研究中枢外周协同工作机制、定量评估神经肌肉系统功能提供新的路径。     

神经调节肌肉收缩的模型参考控制

所有物理对象在某种程度上都是非线性的,在包含非线性时变参数的复杂系统中,利用模型参考控制可以取得比较满意的性能指标。对于有质量M的二阶肌肉模型,考虑肌组织粘滞系数B、弹性系数K的非线性时变参数影响后,按照李亚普诺夫(Liapunov)稳定性理论,可以设计一个神经非线性输出的控制器,使肌肉在神经调节下能稳定地工作,动作准确,误差最小。     

人为刺激肌肉用于非线性关节角度的控制

用电刺激肌肉的开环与闭环控制器的设计完全取决于肌肉输入输出特性数学模型的提出与评估。肌肉模型包含三个因素:肌肉刺激动态因素、角度转矩关系因素以及转角速率关系因素。这些因素的叠加,使输出转矩与输入刺激和关节角度联系在一起。测定这个模型参数的实验方法已被设计并得到评估。基于这种方法的开环非线     

肌肉对电刺激的反应特性及其控制

神经未受损的受试者,直立体位的维持由两个主要的神经通道进行传递。第一个,起于大脑皮层通过脊髓至运动神经元,使产生体位移动的肌肉兴奋;第二个,由各种感觉器官至高级中枢,提供与     

当刺激麻痹肌肉时,手抓紧、放开与接触力的反馈调节

本文介绍一种当电刺激手部麻痹肌肉时。用于调节抓紧动作的固定参数、分时、一阶反馈调节系统。抓握的力量(抓紧力与松开间的关系)通过线性组合力与位置反馈信号的控制而保持恒定。这样,一个单一连续控制信号能控制物体被识别前。手的张开程度以及接触后的抓紧和松开动     

惊厥阈下脑放电对大鼠空间变换学习记忆的影响

目的：考查痫样放电对大鼠空间变换学习记忆影响。方法：在大鼠前额叶皮层给予引起痫样放电但无惊厥发作的阈下电刺激，建立惊厥阈下脑放电的动物模型。对大鼠进行空间变换学习记忆能力测定。结果：训练前给予阈下电刺激，可影响信息的获得，训练后给予阈下电刺激可影响短时记忆向长时记忆的转化。在已形成长时记忆时，阈下电刺激则干扰信息的提取。对刺激组停止刺激，动物的训练成绩逐日提高并在一周内达标。结论：阈下电刺激引起的认知损害是可逆的。     

反馈原理在护理中的应用

精神科病人大多数在认知、情感、意志行为方面表现异常,缺乏自知力,不能主动接受治疗,有的还出现自杀、自伤或伤人损物行为,这就使医护人员面临很多问题,对护理人员提出了更高的要求。在控制论中,反馈的含义是:由控制系统把信息输送出去,又把其作用结果返送回来,并对信息的再输出发生影响,起到控制作用。在临床护理中,护士长作为控制系统,当班护士根据病人病情     

红外定位系统在精确放疗中的应用

目的:介绍红外定位系统(OPS)在精确放疗的摆位和验证中的应用。方法:在患者面膜或体膜上粘贴红外自动跟踪装置专用标记球4个,通过红外线探头探测标记球的位置,在x、y、z方向上移动治疗床,将病灶中心精确定位于加速器的等中心上。比较模拟定位时荧光球与实际治疗时荧光球的位置差异,测量x、y、z方向上的摆位误差。结果:用红外定位系统测量的摆位误差结果为:摆位误差在x、y、z方向上,头颈部肿瘤误差最小,盆腔、腹部肿瘤误差为1 mm~4 mm,主要发生在x、z方向,胸部肿瘤误差为2 mm~5 mm,主要发生在y、z方向。结论:红外定位系统能准确完成摆位与验证,与EPID相比使用更加方便、效率更高、更加适应临床需要。     

肌电控制神经肌肉功能电刺激的研究进展

一、前言自从1961年Liberson应用脚后跟开关控制的电脉冲刺激腓总神经治疗偏瘫病人的足下垂以来,神经肌肉功能电刺激(Functional Neuromusclal Stimulation,FNS)在康复医疗中得到了广泛应用。脑血管病、大脑损伤及截瘫等造成的运动功能丧失,只是中枢控制功能受损伤,而机体的运动单元和低级反射功能不受损伤。这种病人有进行功能性运动的潜力。FNS就是用电脉冲刺激感觉和运动神经使之兴奋,使肌肉收缩并产     

应用反馈原理,搞好教学工作

一个控制系统,其信息通道必然是一个闭合回路。控制器、对象、反馈网络就是这个回路的重要部分。没有反馈信息的开环控制系统是不可实现控制。控制器正是根据信息的量才能比较、纠正和调整它发出的控制信息的量而实现其控制的。以教育人造就人为目的的教育系统也是一个控制系统,在教学过程中,教师(控制器)接收信息后传授     

简易肌肉放松缓解中学生学习疲劳的追踪研究

目的检验简易肌肉放松对缓解中学生学习疲劳长期效果的稳定性。方法在芜湖市、沈阳市、临汾市抽取中学生样本461人。实验采用单组追踪设计,被试在现实情境下每天进行简易肌肉放松持续2个月,每半个月进行1次学习疲劳程度的测量,分析5次测量分数的差异。结果学生训练后的学习疲劳程度出现显著下降(F=1007.35,P<0.001),且随着训练时间的增加呈线性的下降趋势(F=1436.12,P<0.001)。结论简易肌肉放松对缓解学生学习疲劳的效果较为稳定。     

前交叉韧带重建后肌肉功能恢复中神经肌肉电刺激的应用

背景:神经肌肉电刺激疗法是应用低频脉冲电流刺激肌肉使其收缩,以恢复其运动功能的方法。已被证实能用于治疗受损肌肉,使用神经肌肉电刺激治疗可保持肌肉蛋白合成。对前交叉韧带重建后肌肉康复起着积极的作用,但其参数选择及临床评价存在争议。目的:从临床应用评价神经肌肉电刺激对前交叉韧带重建后肌力康复的效果。方法:第一作者应用计算机检索2000年1月至2015年1月Pub Med数据库、中国期刊全文数据库有关不同电刺激对前交叉韧带术后肌力恢复的文章,英文检索词ACL,neuromuscular electrical stimulation;中文检索词前交叉韧带,神经肌肉电刺激。共检索到92篇相关文献,根据纳入标准保留30篇进行分析探讨。结果与结论:神经肌肉电刺激可提高肌力、增加运动范围、减轻水肿、减缓萎缩、促进组织愈合以及缓解疼痛,对肌肉酶活性也能产生积极影响,亦可提高患者等速肌力。神经肌肉电刺激在前交叉韧带重建后使用神经肌肉电刺激辅助肌力康复的参数设置差异较大,需选择合理的治疗方案。