用于腦卒中病人手功能康復的功能性電刺激系統(tǒng)的研制

腦卒中病人幸存者中有大約四分之三的患者具有不同程度的運動功能障礙。功能性電刺激(Function Electrical Stimulation, FES)技術可以幫助腦卒中病人恢復麻痹肢體的運動功能。使用FES技術重建腦卒中病人手的抓、握、捏動作,對提高病人生活自理能力、減輕醫(yī)生和家人的負擔具有非常重要的意義。本文在總結了國內(nèi)外用于上肢功能康復的FES刺激器的基礎上,設計開發(fā)了一套基于TMS320F2812DSP處理芯片的FES刺激系統(tǒng)。該系統(tǒng)中的刺激器包括主控部分、驅動部分、升壓部分和電源部分等。設計該系統(tǒng)的目的在于幫助腦卒中病人重建手的抓、握、捏動作。系統(tǒng)具有便攜、安全、可擴展、刺激參數(shù)可調(diào)節(jié)可保存、刺激參數(shù)范圍較寬等優(yōu)點。本文還設計了抓、握、捏三種動作的驗證實驗,使用該刺激系統(tǒng)分別刺激5名健康人和5名腦卒中病人的指伸肌、指淺屈肌、拇長屈肌和大魚際肌等肌肉群。實驗結果表明,在該系統(tǒng)的控制下,5名健康人都完成了抓、握、捏動作,5名腦卒中病人中有4名病人完成了抓、握、捏動作。為了客觀檢測肌肉疲勞程度,防止FES過度刺激造成肌肉損傷。本文還設計了疲勞行為實驗,對肌肉疲勞程度和肌電信號之間的關系進行了分析。分析結果表明,隨著肌肉疲勞程度的加深,最大握力逐漸下降,肌電信號幅度積分呈整體上升的趨勢(與最大握力的平均CC=-0.485),肌電信號過零數(shù)和中值頻率呈整體下降的趨勢(與最大握力的平均CC分別為0.657和0.476)。因此,我們可以在以后的研究中采用這些定量的指標客觀表征肌肉的疲勞程度,避免FES過度刺激造成肌肉損傷。

碩士論文

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