基于单片机控制的脑卒中康复治疗仪的设计

　　通过声光指令指导患者主动收缩和放松患侧肌肉,加快受损的神经和肌肉再生过程及运动功能恢复。该仪器具有安全、无创便携、人机交互能力强等特点,对增强脑卒中病患者的肌力、肢体动作的恢复将具有良好的临床应用价值。

　　引言

　　脑卒中存活者中70~80%存在不同程度的功能残障。由于脑神经系统受损,失去了对低级中枢的控制,脑卒中患者在进入恢复期后多留有不同程度的肢体瘫痪、肌肉痉挛、抑郁、失语等病症,其中以肢体瘫痪为主的运动障碍最为常见。如何运用新的康复技术,并探索更有效的方法来改善患者的生理功能、重建脑神经网络,使其能在最短时间内达到最满意的治疗效果并最终摆脱病残的折磨,一直是康复工程和临床医学工作者研究的重点内容。

　　针对价廉的国产被动型电刺激治疗仪在肌肉训练中效果不理想,以及进口生物反馈式电刺激治疗仪价格昂贵功能单一的现状,本研究设计了一种新型的脑卒中康复治疗仪,该治疗仪采用主动参与结合电脉冲刺激治疗技术,用以治疗1级~2级微弱肌力。它应用语音和闪光灯作为指导信号,对于听力差,或视力差的患者,甚至听力与视力均差的患者都能得到提醒与指导,将患者主动训练与电刺激治疗相结合,以提高治疗效果。这种微弱肌力训练方法为脑卒中患者的全面康复提供一种新的治疗平台。

　　1医学机理及刺激参数的设计

　　脑卒中康复治疗电刺激仪运用听视觉反馈法,让患者根据仪器的声音和光信号,通过有意识控制瘫痪肢体的活动,在电刺激的帮助下完成治疗性运动,改善肌力。在物理治疗及治疗性运动过程中,肌肉和关节的运动向中枢神经系统提供大量的本体感觉冲动输入,使病灶内尚未完全坏死的神经细胞兴奋性增高,有利于正常功能的恢复,同时能促进侧支循环轴突轴联系的建立,促进病灶周围神经细胞发挥代偿作用。治疗仪将治疗过程通过听视觉信号反馈给患者,让患者直观感知、理解自己康复训练的过程,发挥主观能动性,增强其治愈信心,从而促进患者生理及心理功能的康复。当使用FES刺激瘫痪的肢体肌肉时,有活性的肌肉必须产生足够大的力量来克服外部负重并产生功能性运动。

　　临床上选择最佳的电刺激的频率、脉宽、幅度等参数是非常重要的,这有助于FES产生足够强大的肌力来完成功能性的运动,也就是产生足够的能成功收缩的肌肉数量。然而,在FES治疗时,有研究者发现在反复刺激时骨骼肌疲劳的速度远远大于仅凭主观意志而产生收缩运动时骨骼肌疲劳的速度。Peckham和Knutson认为在FES时和相对主观意志收缩时,肌肉疲劳速度不同是由不同运动部位的募集顺序、刺激频率和精确的控制肌肉力量等因素决定。