用于脑卒中病人手功能康复的功能性电刺激系统的研制

用于脑卒中病人手功能康复的功能性电刺激系统的研制

脑卒中病人幸存者中有大约四分之三的患者具有不同程度的运动功能障碍。功能性电刺激(Function Electrical Stimulation, FES)技术可以帮助脑卒中病人恢复麻痹肢体的运动功能。使用FES技术重建脑卒中病人手的抓、握、捏动作,对提高病人生活自理能力、减轻医生和家人的负担具有非常重要的意义。本文在总结了国内外用于上肢功能康复的FES刺激器的基础上,设计开发了一套基于TMS320F2812DSP处理芯片的FES刺激系统。该系统中的刺激器包括主控部分、驱动部分、升压部分和电源部分等。设计该系统的目的在于帮助脑卒中病人重建手的抓、握、捏动作。系统具有便携、安全、可扩展、刺激参数可调节可保存、刺激参数范围较宽等优点。本文还设计了抓、握、捏三种动作的验证实验,使用该刺激系统分别刺激5名健康人和5名脑卒中病人的指伸肌、指浅屈肌、拇长屈肌和大鱼际肌等肌肉群。实验结果表明,在该系统的控制下,5名健康人都完成了抓、握、捏动作,5名脑卒中病人中有4名病人完成了抓、握、捏动作。为了客观检测肌肉疲劳程度,防止FES过度刺激造成肌肉损伤。本文还设计了疲劳行为实验,对肌肉疲劳程度和肌电信号之间的关系进行了分析。分析结果表明,随着肌肉疲劳程度的加深,最大握力逐渐下降,肌电信号幅度积分呈整体上升的趋势(与最大握力的平均CC=-0.485),肌电信号过零数和中值频率呈整体下降的趋势(与最大握力的平均CC分别为0.657和0.476)。因此,我们可以在以后的研究中采用这些定量的指标客观表征肌肉的疲劳程度,避免FES过度刺激造成肌肉损伤。

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