IEEE trans:结合可用性电刺激的全方位步态康复辅助平台研究

2022-01-17 06:08:46 来源:
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大约三分之二的当心脏病幸存者有拖动障碍。当心脏病后的偏瘫通常以平衡损伤、不轴对称的自主运动所和比较严重的肌肉无借助于力或瘫痪为特点。这些运动所新功能的变动比较严重损害了人的独立性水平,不良影响了他们的生活质量。辅助外星人结合新表征浆性刺激(FES)被提借助于作为脑病死当中后晚期手部和姿态恢复健康的一种分析方法,近几年来来,可不用FES的恢复健康外星人数量短星期增加。该科技领域的几乎工作都是联合开发手把与FES结合的扬声器。在常用手把麻醉药时,症状在路程加速、新表征路程能借助于力、和手部足部举办活动范围层面以外有改善。此外,在当心脏病恢复健康当中常用FES完成恢复健康已被证明能最大限度大幅提高肌肉借助于力量和运动所新功能。

就肌肉性刺激而言,大多数可用于背部下背外科手术的FES系统设计是“环化”的,即性刺激风力,即相位长度和相位幅度的组合保持一致不变。环化FES的主要局限性在于,它不能使性刺激风力适可不剩余肌肉举办活动和抽搐的变异,这需要频繁地手动更改性刺激匹配。在这项研究课题当中,提借助于通过变动FES相位长度来实现闭环分析方法,以响可不足部屈曲借助于发点的变异。

性刺激系统设计

在正常拖动每一次当中,四肢向前向后、一侧对一侧(一向上)和旋转运动所可减少身增重心(COM)在背直和水平方向上的运动所,从而增高代谢成本和产生在手部的机械功。另一层面,四肢运动所的限制会造成了极其的肌肉触发和姿态运动所学,从而造成了极其的姿态方式在。全方位移动网络服务由一个的轮式网络服务、一个四肢和躯干方向舵、一个用于BWS的二阶驱动扬声器和一个用于压制的借助于力/力矩(F/T)传感器组成。压制的目的是部分补救由于网络服务机构的重力和振动造成的运动所推进借助于力,从而使对症状先前的运动所做借助于快速反可不。在这项近期研究课题当中,将居住地作为目标,因为它是当心脏病症状普遍长期存在的原因,而且居住地矫正是当心脏病恢复健康的既定目标。

系统设计常用浆池断浆的FES扬声器(RehaStim,Hasomed GmbH,柏林)在摆动过渡阶段性刺激踝足部背屈肌以有错居住地性刺激相位由35hz的双相方波组成。通过变动相位长度来适度肌肉产生的借助于力。这允许更简单的压制,并且比调制相位幅度需要更少的每相位正浆荷。FES压制采用类似比例压制的建议,试图症状达到期望的脚地弧度峰值。1例慢性脑病死当中症状(女,57岁,增重59公斤,腰围165厘米,病死当中后19个月)右一侧瘫痪,用本系统设计完成姿态特训。她的高台背,右脚和右脚背屈无借助于力。症状在两周内用和FES系统设计完成了五次姿态特训。每个科学实验包括两个15分钟的不间断路程,路程者在FES的协助下完成。受试者沿着一条11米长的直线来回拖动。路程长期允许休息5分钟。

系统设计如图所示

对症状数据的分析显示,所有科学实验的步调和选定的路程加速一般而言曲率半径以外有增加。对于每个科学实验,重为瘫一侧和非重为瘫一侧的步幅星期各不相同。各有不同一侧之间在与摆动相比较可不的姿态周期性多于上长期存在显著差异。就时将与摆动比例而言,症状在外星人扬声器当中拖动时具更大的星期轴对称性。在曲率半径状况下,重为瘫一侧在摆动过渡阶段观感借助于比较严重的脚-地借助于发点极其,其特点是几乎为负的借助于发点值,这是居住地状况的证明。在曲率半径核查时,背背跖屈角的重为瘫和非重为瘫每一次以外观感借助于比较严重的极其。这些极其随着姿态特训的拓展变异很大。在曲率半径核查时,重为瘫背基本上只观感为背底屈曲。在路程者科学实验当中,情况是相反的:脚角每一次主要观感为背屈,这无疑是因为浆性刺激。在曲率半径核查时,症状偏向于在姿态周期性的几乎星期内双膝弯曲拖动,最主要的弯曲借助于发点绝迹在非瘫痪一侧。通过姿态特训,症状在重为瘫一侧拓展借助于类似正常腱借助于发点每一次的东西,但在姿态周期性当中,从时将到摆动的过渡和弯曲借助于发点峰值绝迹得比正常更早。在非重为瘫一侧,结果是姿态周期性当中腱屈曲逐渐绝迹。科学实验结果证明,FES系统设计在补贴足部运动所原因层面被证明是有效的,同时,该研究课题重申了有错非瘫痪一侧姿态极其的必要性,以及系统设计常用BWS的潜在价值。

F. Anaya-Reyes, A. Narayan, G. Aguirre-Ollinger, H. -J. Cheng and H. Yu, "An Omnidirectional Assistive Platform Integrated With Functional Electrical Stimulation for Gait Rehabilitation: A Case Study," in IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering, vol. 28, no. 3, pp. 710-719, March 2020, doi: 10.1109/TNSRE.2020.2972008.

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