一种新型电脉冲治疗仪的设计与实现

发布时间：2020-11-04 00:40

　　 电脉冲治疗仪作为一种功能性电刺激设备,在偏瘫康复医学领域得到了广泛的应用,并取得了不错的治疗效果,其安全可靠、无创无痛的特点,获得了人们的广泛好评和关注。功能性电刺激是指按照预先设定好的程序,输出一组或多组有序的、指定强度的低频脉冲至人体肌肉,刺激肌肉运动以改善肢体运动功能的方法。目前,市面上的很多电脉冲治疗仪存在着治疗针对性不强和治疗效果较低的缺点。因此,研制出一种新型电脉冲治疗仪具有十分重要的意义。针对上述问题,本文为偏瘫患者设计了一种新型电脉冲治疗仪,其特点是通过从患者健肢表面提取的肌电信号作为肢体动作姿态信息,输出多组足够强度的、协调有序的电脉冲至患者肌群上,刺激患肢做出和健肢一样的正常肢体动作。该治疗仪以FPGA为控制核心,通过放大电路和滤波电路对电极拾取的人体健肢表面肌电信号进行调理,由AD7689对调理信号进行采集,并通过USB2.0接口将数据传输到PC端。根据PC端所得到的各肌肉表面肌电信号阈值电压以及各肌肉之间收缩和舒张的先后时序关系,人为地通过串口对FPGA发送相应的参数指令。FPGA解析指令后,控制多路电脉冲输出电路输出相应的电脉冲作用于患肢肌群上,刺激肌群按照参数指定的强度和时序关系进行收缩,从而使患者做出行走动作。经实验验证,本治疗仪实现了患肢模仿健肢运动的功能,相比于传统的功能性电刺激,有效地提高了治疗的针对性,而且其采用了双向方波脉冲设计,相比于其他波形,具有治疗时皮下产生较少电解物的优点,更不易产生肌肉耐受性,拥有更好的治疗效果。
【学位单位】：华中师范大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TH772.1
【部分图文】：

图ｕ被动型电刺激示意图??触发型电刺激加入了表面肌电信号反馈功能，利用表面肌电信号提供反馈量，??进行肢体的被动训练，其原理如图１．２所示。??￣￣Ｎ?／?＂４￣￣Ｎ?ｆ?＾?／?！?￣Ｎ??表面?Ｋ?超过?ｋ?紱发?ｋ?肢休??飢电ＩＺ＾＞汝设ＥＺ＾＞电剌激ＥＥＺＺＺｆ＞?Ｊ＾Ｌ?：ｆ｜?被动??＾?＾?｛）ｆ＾?＾?１１—ｙ?运动??■??、““一」?＾—？￣＾?ｌ?ｊ??ｆＴ＾＼?ｒＴ＼??图１．２触发型肌电反馈电刺激示意图??助力型肌电反馈电刺激也是采用表面肌电信号作为反馈量，对患者肢体进行被??动运动训练，但是其与触发型肌电反馈电刺激不同的是，它能够理解患者的主观运??动意图，即患者能够在这种治疗装置的帮助下使患肢实时地做出任意主观动作，其??原理如图１．３所示。??４??

助力型电刺激三种功能电刺激组合在一起的第三代功能电刺激仪ＧＤ－６０１［１８］。该仪??器主要由程序管理器装置、电刺激仪装置以及一体化的表面电极三个部分组成，如??图１．４所示。??程序管理器装置￣?－?＜＾－彳＿面—??图１．４日本肌电反馈电刺激仪??美国ＤＪＯ电刺激与表面肌电生物反馈治疗仪是一款集电疗功能和生物反馈??电刺激功能于一体的智能化电刺激仪。该仪器提供了丰富的的直流电刺激波形，??具有良好的镇痛、消炎和防止肌肉退化的功能。生物反馈功能则能提供表面肌电??值评估以及主动反馈训练和生物反馈与电刺激结合疗法，可记录患者的肌电值并??转化为声音图像信号，帮助患者进行肌肉功能强化、放松、恢复本体感的主动训??练，可极大程度的增强患者对于康复训练的信心，同时采集的肌电值可作为诊断??评估依据［１１该治疗仪如图１．５所示。??５??

??图１．３助力型肌电反馈电刺激示意图??目前，世界各国纷纷推出了成熟可靠的肌电反馈功能电刺激设备，例如，日本??ＯＧ?ＧＩＫＥＮ公司在２００７年推出了世界上第一款将被动型电刺激、触发型电刺激、??助力型电刺激三种功能电刺激组合在一起的第三代功能电刺激仪ＧＤ－６０１［１８］。该仪??器主要由程序管理器装置、电刺激仪装置以及一体化的表面电极三个部分组成，如??图１．４所示。??程序管理器装置￣?－?＜＾－彳＿面—??图１．４日本肌电反馈电刺激仪??美国ＤＪＯ电刺激与表面肌电生物反馈治疗仪是一款集电疗功能和生物反馈??电刺激功能于一体的智能化电刺激仪。该仪器提供了丰富的的直流电刺激波形，??具有良好的镇痛、消炎和防止肌肉退化的功能。生物反馈功能则能提供表面肌电??值评估以及主动反馈训练和生物反馈与电刺激结合疗法，可记录患者的肌电值并??转化为声音图像信号，帮助患者进行肌肉功能强化、放松、恢复本体感的主动训??练，可极大程度的增强患者对于康复训练的信心，同时采集的肌电值可作为诊断??评估依据［１１该治疗仪如图１．５所示。??５??
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本文编号：2869343