基于FES的下肢运动神经假体系统设计与研究-论文-万方医学网

基于FES的下肢运动神经假体系统设计与研究

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摘要据统计，脊髓损伤（SpinalCordInjury，SCI）瘫痪患者人数逐年递增，已成为“一个亟需关注和照顾的特殊社会群体”。但由于脊髓再生能力微弱，目前尚未有可直接修复损伤的有效措施，只能以功能康复治疗为主。神经假体（Neuroprosthesis）是一类帮助神经损伤后恢复功能的电子装置。它通常以功能性电刺激（FunctionalElectricalStimulation，FES）技术代替大脑发出神经控制命令，驱动假体和矫形器动作，从而达到恢复肢体肌肉活动功能的目的。在脊髓损伤瘫痪患者康复方面，功能电刺激（FES）目前被认为是最有效的一种方式。为促进国内FES研究发展和满足脊髓损伤瘫痪患者的需求，本文设计了基于FES的下肢运动神经假体系统。其硬件包括控制、D/A转换、恒流源、波形翻转、刺激电极、功能键、显示及供电电源等8个模块。软件采用C语言协调各模块之间的工作。该系统含有4个独立通道，采用手动控制方案，可以根据瘫痪患者的病情来调节刺激电流的大小。本文运用人体运动学指标对该系统的刺激效果进行了评价。测量了刺激受试者大腿时的膝关节角度及角速度的变化，表明通过刺激可以达到使受试者站立的目的；检测了在不同电流值刺激小腿时的基本运动学参数（步长指数、迈步时间）和最佳迈步阈值时的膝关节角度并与正常迈步时的膝关节角度，并进行了对比。结果说明系统能够达到良好的刺激效果。总之，本研究为将来更好地实现下肢运动神经假体重建奠定了良好的理论和实验基础。