基于功能性电刺激的足下垂步态矫正方法及系统实现-论文-万方医学网

基于功能性电刺激的足下垂步态矫正方法及系统实现

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摘要目的:本文主要研究利用功能性电刺激技术矫正足下垂步态的方法与系统。通过实时调节的方式改进功能性电刺激输出包络线，达到使足下垂患者行走时，患侧足尖上抬过程更接近健康人，从而进一步矫正足下垂步态的目的。方法:总体研究思路为，利用健康人在平地行走时胫骨前肌肌电发放强度曲线来指导功能性电刺激输出包络线，从而使得足下垂患者在行走时胫骨前肌的收缩特征与健康人一致，达到最大程度接近健康步态的矫正目的。具体步骤为:分析健康人步态特征，在健康人进行正常行走时采集其胫骨前肌肌电、踝关节角度以及足跟压力信号;根据健康人正常行走时的胫骨前肌肌电发放强度曲线建立功能性电刺激输出包络线映射方法;分析健康人正常行走时的步频规律，测试并选择最优步频预测算法;根据功能性电刺激输出包络线映射模型和步频预测算法研制自适应单通道便携式功能性电刺激器;在足下垂病人上验证所研制功能性电刺激器的系统性能以及上述方法的有效性。结果:实验数据显示，步态预测算法效果较之前算法显著改善;所研制系统使足下垂患者步态得到显著改善，行走速度提高，步态稳定、一致性好。 　　本文的主要创新点为: 　　 1.根据健康人平地行走时的胫骨前肌肌电发放强度数据集调制功能性电刺激输出包络，解决了行走速度的自适应问题; 　　 2.利用新的步频估计方法对患者步频进行实时估计，基于健康人正常行走的步频规律，提出了新的最优步频预测算法; 　　 3.基于FES输出包络线映射模型和最优步频预测算法，研制出自适应单通道便携式FES足下垂步态矫正系统，初步验证了该系统的有效性。