抑制上肢病理性震顫的功能性電刺激系統(tǒng)研究.pdf

1、病理性震顫是一種常見于老年人的疾病，常伴隨于帕金森、腦卒中風等疾病發(fā)生，罹患的病人在日常生活中某些部位如上肢、腿部會出現不由自主地節(jié)律性的抖動，給生活帶來極大的不便和痛苦。常規(guī)的治療手段如手術和藥物均有費用高、副作用大等缺點，故研究一種新型的抑震方式具有很大的實際意義。本文以功能性電刺激器（FES）抑震為方法，對抑震系統(tǒng)進行了理論研究，并以實驗驗證了FES抑震系統(tǒng)的可行性。
　　首先，分析了抑震系統(tǒng)反饋信號的要求，提出了一種基于C

2、PG的限頻帶線型擬合算法（BLC-CPG），用于對肘關節(jié)角度進行分離。BLC-CPG算法具有極小的相位滯后，解決了控制系統(tǒng)對反饋信號的時效性需求；同時分離算法具有擬合精度高、分離后高低頻耦合度低等特點，滿足了抑震系統(tǒng)對反饋信號精度的要求。通過與其他分離算法的對比，驗證了BLC-CPG分離算法的優(yōu)越性，并通過對實測病人信號的分離，驗證了BLC-CPG算法的可行性。
　　設計了FES抑震系統(tǒng)的控制系統(tǒng)。選擇了改進的單神經元自適應PID

3、控制算法作為控制器；設計加權二次型目標函數學習規(guī)則對控制算法進行了改進，并仿真驗證了改進學習規(guī)則后的作用效果；引入了基于人體免疫系統(tǒng)的免疫調節(jié)器，用以改變系統(tǒng)總輸出增益K，改善了控制系統(tǒng)的動態(tài)特性。建立OpenSim軟件和Simulink軟件的聯(lián)合仿真平臺，對設計的控制系統(tǒng)進行仿真，并將與其他控制算法進行對比，驗證了控制系統(tǒng)優(yōu)越的控制效果。
　　設計了功能性電刺激器。首先對功能性電刺激器各項參數指標進行分析，確定了設計目標；然后從

4、硬件的角度設計了電刺激的架構，包括模擬恒流輸出部分、控制部分和電源部分，對各部分進行了分析設計與驗證；從軟件的角度確定了電刺激器的軟件架構和流程，設計了與上位機通訊的電刺激指令集。并制作刺激器實物，實測其輸出結果，驗證了功能性電刺激器的性能。
　　最后進行FES抑震系統(tǒng)綜合實驗。首先建立了實驗平臺，搭建了MYO信號采集系統(tǒng)，并建立了人體上肢坐標系，數學轉化得到了肘關節(jié)角度；提出了抑震率和震顫波動度兩個指標對抑震效果進行評價；實驗從