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     

由电刺激截瘫病人肌肉驱动的轮椅

脊髓受损阻断了大脑和肌肉的联系。尽管受损部位之下的神经、肌肉还具有正常功能,但由于脊髓受损,大脑信号仍不能传导到它们。功能性神经肌肉刺激(FNS)是恢复功能的最有效方法。FNS是用电刺激瘫痪病人的肌肉,以克服脊髓受损的影响,使肌肉处于主观控制之下。基手FNS研制出一种仪     

一种适用于上肢瘫痪病人的神经肌肉刺激的易弯性的便携式系统

机能性的神经肌肉刺激(Functional Neuroinuscular Stimulation—FNS)已为四肢瘫痪的病人提供了手功能的控制及为下腹麻痹病人提供了行走的控制及抚摩。若干研究组已为这些病人设计并制造了便携式的机     

用于截瘫病人助行的便携式和实验室用电刺激系统的研制与应用

带微机的电子刺激器已成为功能性神经肌肉刺激(FNS)的基本工具。临床上有实用价值的FNS助行系统必须能提供较完善的和广泛的适用性功能以满足或替代病人所丧失的控制能力。本文介绍了两种新的功能性神经肌肉刺激(FNS)系统,它们可用于瘫痪病人的助行装置。这两种系统是:便携式和实验室用(非便携式),与以往的类似装置相比,该系统具有许多显著的优点:它具有记忆、扩充能力和与其它系统联机的接口功能。它的另一个特点是能方便地进行可编程序操作。实验室用刺     

神经肌肉电刺激模拟肌肉力量训练的生物力学研究

基于对电刺激模拟肌肉力量训练的理论与实践研究，结果表明：神经肌肉电刺激（NMES）的训练效果显著优于肌肉直接电刺激（MES），肌肉力量素质的增长与电刺激方式和刺激源的电特性有关；NMES能以较低的体能消耗完成肌肉力量的训练，适合作为常规训练前，中、后的辅助训练手段，NMES模拟肌肉力量训练的方式能满足肌肉功能群协调能力的同步发展。     

使用功能神经肌肉刺激在瘫痪病人的冠状平面顶角的反馈控制

本文报导关于一项用于功能性肌肉电刺激(FNS)的瘫痪病人的冠状平面反馈控制的研究。本反馈控制是通过直接调节中枢位置中的冠状平面的顶角来实现控制的,该系统已用于两个瘫痪病人。系统包括传感器安装和信号处理技术,两级反馈控制器、刺激器硬件和一组经皮肌肉内电极。反馈控制包括用级联方式的两级,可修改的离散时间比例-积分-微分(PID)级和非线性单路输入、多路输出级,以确定肌肉被刺激的数量。本研究集中于通过比较反馈控制系统对于开环刺激系统的响应来     

FNS肢体多关节运动轨迹跟踪的实验研究

本文着重对功能神经电刺激（FNS）肢体多关节运动刺激脉冲的控制算法进行了比较实验研究。首先介绍了FNS系统的基本组成及原理,然后借助多功能FNS肢体运动控制平台,分别采用常规控制算法和自适应控制算法,以人体肘关节和腕关节的屈曲运动为控制目标,将体表电极分别置于肱二头肌和掌长肌运动点上,通过FNS运动状态测量装置,获取肘关节和腕关节运动角位移随时间的变化曲线。实验结果表明,与常规控制算法比较,基于人体生理特点的自适应控制算法使屈肘和屈腕运动获得了最佳的轨迹跟踪性能,并且刺激波形变化稳定、平滑,受试者无任何不良生理反应。     

束内与外部神经刺激的模拟

模拟神经刺激被用于功能神经肌肉刺激植入系统中,控制协调骨骼肌群的运动,从而获得功能性的肢体运动,改善脊髓受伤病人的状况。为此研究运动神经的兴奋与肌张力之间的关系是非常必要的。本文介绍了一种神经刺激的模型,该模型以一种模拟的算法来描述肌肉的收缩及随后的等长肌张力。在这里采用多兴奋参数的慨率分布来描述神经纤维的兴奋。当神经内部在受刺激神经的容积传导模型中引入了神经的非均匀性及各向异性,并将神     

对功能性神经肌肉电刺激辅助截瘫患者行走周期记录和分析

在闭环功能性神经肌肉电刺激(FNS)辅助截瘫患者行走中,需要参考描述行走周期腿运动的轨迹。这些参照轨迹被定义为两节段之间的角度变化,它通过一种电测角计进行测定,对于每条腿,在缓慢行走期间,每个正常人的髋部、膝部和踝部的轨迹被测定,并在许多周期后取样。此外,脚接触地面要与各种行走轨迹同步进行测定。经过许多行走周期后对每个关节的角度轨迹进行平均,用基于离散Fouricr变换(DFT)的插入法和反DFT技术扩充所有的信号到同样的长度。这样,每个试验获得一种平均行走周期,每一种行走周期中有六种平均腿部运动轨迹。对于慢步和     

肌电图操作小经验

肌电图在神经源性疾病和肌源性病变的鉴别诊断 ,以及对神经病变的定位、损害程度和预后判断方面具有重要价值 ,因而得到广泛应用。然而肌电图又是一种有创性检查 ,在用针刺和电流刺激时会使病人感到不适。为了尽量减轻病人的痛苦、快而准确的完成检查 ,现总结一些小经验如下 ,供同行参考。1　肌电图针电极的应用针极肌电图是一种测定运动系统功能的手段 ,需用同心圆针插入肌肉。进针时用左手将被检查肌肉的皮肤表面绷紧 ,可减轻进针的疼痛感。另外进针时针极与皮肤呈现 45度角 ,以尽可能避免电极进入肌肉时对肌纤维产生机械性刺激 ,造成一定…     

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     

心脏起搏器的电极和电源

对人体肌肉、器官进行不同形式的电刺激已有150多年历史。这方面的工作大部分是实验性的,“刺激”的一个方面发展到为医疗上所接受,这就是心肌电刺激,通常叫做心脏起搏。用一个埋藏的装置进行心脏起搏,这还是近20年的事。1947年Davort在一次外科手术中,对心脏停跳的病人给以窦房结机械处理获得成功。1952年Zoll通过胸壁以电刺激治疗病人心脏停跳和减速。第一个电起搏器是Senning在1958年埋植的,这个装置用电池做电源,可以从体外进行充电。1959年     

肌肉电刺激力量训练影响运动者肌力的Meta分析

文题释义：肌肉电刺激技术(electrical stimulation training，EMS)：是一种通过不同频率脉冲电流刺激机体神经肌肉引起肌肉收缩，从而改善肌肉力量和功能或是治疗神经肌肉系统损伤疾病的物理治疗技术。 离心收缩：肌肉在收缩产生张力的同时被拉长的收缩称为离心收缩。肌肉在阻力下逐渐被拉长，使运动环节向肌肉拉力相反的方向运动的收缩方式。是动力性收缩的一种，又称作退让性收缩，其产生的最大肌肉力量比向心收缩要大。 背景：研究显示，肌肉电刺激法对于肌肉蛋白的合成和肌肉质量的增长具有一定的改善作用，但也有不同的研究结果。 目的：通过Meta分析肌肉电刺激作为力量训练手段对运动人群肌力的影响，旨在为以后运动领域力量训练提供新的方法思路和循证依据。 方法：检索PubMed、EBSCO host、Web of Science、CNKI、万方、维普VIP等数据库，收集肌肉电刺激对运动人群肌肉力量的随机对照试验(RCT)。通过PICOS原则筛选纳入文献，试验对象为运动员及有运动经验的健康人群，分为肌肉电刺激组和对照组(不进行任何干预)。运用stata 15.1、review manager 5.3依据cochrane标准进行文章质量评价和结局指标的Meta分析、敏感性分析、亚组分析以及发表偏倚评价。 结果与结论：①与对照组相比，肌肉电刺激对运动人群向心收缩峰力矩的提高有显著性作用(合并效应值WMD=8.23，95%CI：6.71-9.76)，P < 0.0001)，在20岁<年龄≤22岁的年龄段内肌肉电刺激训练对向心收缩峰力矩的影响最有效果；②与对照组相比，肌肉电刺激对运动人群离心收缩峰力矩的提高有显著性作用(合并效应值WMD=5.58，95%CI：4.16-7.00，P < 0.000 01)；③对等长收缩峰力矩影响的纳入实验数量较少，不宜进行Meta分析；④结果说明，电刺激训练可有效促进运动人群的向心收缩峰力矩和离心收缩峰力矩，且肌肉电刺激作为训练手段对运动人群肌力训练的作用需要分指标、分年龄、分对象地进行讨论。 ORCID: 0000-0002-6616-9437(侯筱) 中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程     

振动刺激对肌肉疲劳进程的影响

振动刺激在力量训练中的作用引起了越来越多的关注.本文通过比较振动和非振动力量训练过程中表面肌电(sEMG)信号近似熵的变化规律,得出振动力量训练时机体更不容易疲劳的结论,为利用振动刺激恢复和提高肌肉力量提供了进一步的理论和实践依据.文章还从神经肌肉系统的角度阐述了肌肉疲劳及近似熵随疲劳而变的内在物理意义.     

基于角度编码器与扭矩传感器的下肢肌肉力量测量的研究

针对传统肌肉力量测量方法存在的辅助设备多、信号分析复杂、反馈滞后和易受环境变化影响等问题,提出一种利用关节角度编码器与外骨骼扭矩传感器快速、准确计算人体下肢肌肉扭矩的方法。采用整体法对人体-外骨骼系统模型建立动力学方程,搭建MATLAB/Simulink仿真计算平台,快速求解受试者步态训练时的动态实时肌肉扭矩。与传统测量方法进行对比验证,结果表明仿真计算出的扭矩曲线与传统方法获得的扭矩曲线基本一致,验证了该方法的正确性。     

阳极经颅直流电刺激对肌肉力量及肌肉耐力影响的Meta分析

目的:经颅直流电刺激已在临床医学中表现出积极效果,但是其应用于运动生物力学领域的研究尚浅,仍有学者对该技术增强肌肉力量及提升运动表现效果提出质疑.该文系统梳理阳极经颅直流电刺激对肌肉力量的影响及经颅直流电刺激的作用机制.方法:检索PubMed、Web of Science、Google scholar、Scopus数据...     

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。     

麻痹腿自由行走的开环控制

本文介绍一种用于研究有关使用电刺激以辅助麻痹病人行走的实验模型。手控选择调制信号作用于四头肌,利用多次“实验——修复”步骤来控制膝角以达到特定运动模式(期望轨迹)。四位受试的麻痹病人在八星期之内每天对其四头肌进行刺激并检查其试验过程。实验发现,若要近似期望值,则需12.6±2.9重复。实际和期     

用于功能电刺激的手指向系统的开发和评估

由中枢神经系统损伤导致的肢体残疾患者可以通过电刺激肌肉收缩而获得康复。该原理称为功能电刺激(functionalelectricalstimulation,FES)。在日常生活中,拿一件东西是这些患者必要的功能之一。作者开发了一套通过对上肢肌肉进行电刺激,从而使手能够移动到预想目标的系统。受试者戴一顶装有红色指示灯的帽子,手腕上安装一个位置传感器,前臂安装一个只能水平移动的装置(orthosis)。指示灯发出直径约15cm的红色光束,高度约为30cm。光束从受试者头部达到其腕部的传感器,由齿状分布的光电三极管来检测照亮区域的中心。计算机根据位置数据计算…     

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。