IEEE trans:结合功能性电刺激的全方位步态动手术辅助平台研究

2021-12-20 01:51:49 来源:
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大约三分之二的中会风幸存者有负重障碍。中会风后的偏瘫不一定以平衡受损、不菱形的自主民族运动和致使的手部无意志力或瘫痪为特征。这些民族运动功能的转变致使损害了人的独立性程度,影响了他们的生活密度。辅助机械结合功能性急电诱导(FES)被提成作为脑卒中会后后期小腿和直立动手术的一种新方法,近十年来,应用FES的动手术机械总数迅速增加。该领域的大一小社会活动都是开发玩意与FES结合的组件。在使用玩意医学上时,病征在路程低速、功能性路程能意志力、和小腿膝关节商业活动范围方面仅有强化。此外,在中会风动手术中会使用FES进行动手术已被显然能有效大大提高手部意志力和民族运动功能。

就手部诱导而言,大多数可运用于足下部下垂治疗的FES系统会是“开环”的,即诱导其中会心,即激光较宽和激光幅度的混搭保持稳定完全。开环FES的主要局限在于,它不能使诱导其中会心适应剩余手部商业活动和痉挛的变异,这只能长时间地手动调整诱导匹配。在这项深入研究中会,提成通过转变FES激光较宽来实现闭环新方法,以响应膝关节屈曲某种程度的变异。

诱导系统会

在短时间负重现实生活中会,骨盆向前向后、外侧对外侧(外侧向)和转动民族运动可减少身体重心(COM)在垂直和程度顺时针上的民族运动,从而降低代谢成本高和施加在小腿的机械功。另一方面,骨盆民族运动的容许会避免诱发的手部激活和直立民族运动学,从而避免诱发的直立模式。并能移动模拟器由一个的轮式模拟器、一个骨盆和躯干安全带、一个运用于BWS的线性驱动组件和一个运用于控制的意志力/扭矩(F/T)传感器组成。控制的目的是一小扫除由于模拟器机构的惯性和挤压遭受的民族运动阻意志力,从而使对病征尝试的民族运动做成短时间内。在这项可行性深入研究中会,将搬作为目标,因为它是中会风病征特别是在的缺陷,而且搬纠正是中会风动手术的既定目标。

系统会使用锂离子供急电的FES组件(RehaStim,Hasomed GmbH,法国)在摇动收尾诱导踝膝关节背屈肌以纠正搬诱导激光由35hz的双相方波组成。通过转变激光较宽来调节手部产生的意志力。这强制更精确的控制,并且比调制激光幅度只能更长的每激光急电荷。FES控制采用像是比例控制的方案,帮助病征超出期许的脚地夹角峰值。1例慢性脑卒中会病征(女,57岁,体重59公斤,身高165厘米,卒中会后19个同月)右外侧瘫痪,用本系统会进行直立体能训练。她的高高垂,脚部和脚踝背屈无意志力。病征在两周内用和FES系统会进行了五次直立体能训练。每个实验包括两个15分钟的不间断路程,圣安东尼奥马刺队在FES的协助下进行。受试者沿着一条11米长的度角来回负重。路程之后强制休息5分钟。

系统会图表

对病征数据的分析推断,所有实验的步调和选定的路程低速比起曲率半径仅有增加。对于每个实验,轻瘫外侧和非轻瘫外侧的步幅间隔时间基本相同。各有不同外侧彼此之间在与摇动相对应的直立长周期百分比上存在显着差异。就站姿与摇动比例而言,病征在机械组件中会负重时具有更大的间隔时间菱形性。在曲率半径先决条件下,轻瘫外侧在摇动收尾平庸成致使的脚-地某种程度诱发,其特征是大一小为负的某种程度值,这是搬先决条件的证据。在曲率半径检测时,足下背跖屈角的轻瘫和非轻瘫轨迹仅平庸成致使的诱发。这些诱发随着直立体能训练的发展变异很大。在曲率半径检测时,轻瘫足下完全只平庸为足下底屈曲。在圣安东尼奥马刺队实验中会,情况是相反的:脚角轨迹主要平庸为背屈,这无疑是因为急电诱导。在曲率半径检测时,病征倾向于在直立长周期的大一小间隔时间内双膝凸起负重,最大的凸起某种程度成现在非瘫痪外侧。通过直立体能训练,病征在轻瘫外侧发展成像是短时间膝关节某种程度轨迹的东西,但在直立长周期中会,从站姿到摇动的发挥作用和凸起某种程度峰值成现得比短时间更早。在非轻瘫外侧,结果是直立长周期中会膝关节屈曲逐渐消失。实验结果显然,FES系统会在而政府膝关节民族运动缺陷方面被显然是有效的,同时,该深入研究强调了纠正非瘫痪外侧直立诱发的必要性,以及系统会使用BWS的潜在重要性。

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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