-190-摘要:设计并研发一种通过肌电生物反馈法重建人体神经网络系统的医疗仪器,为神经肌肉系统类疾病患者的全面康复提供一种新的治疗平台。治疗仪由硬件电路和PC机控制软件两部分构成,下位机(MCU包括体表肌电采集放大电路、神经肌肉电刺激电路两大部分;上位机(PC的软件系统主要负责视觉信号反馈,治疗参数控制、病历登记、信息查询等功能。治疗仪达到了国家的医用康复治疗的各项指标,能够帮助患者逐步康复,且具有安全、无创、便捷、人机交互能力强等特点。关键词:肌电信号;刺激;神经网络;肌电生物反馈中图分类号:TN914文献标识码:A文章编号:1674-6236(201405-0190-04肌电生物反馈法康复治疗仪的设计张静(常州信息职业技术学院江苏常州213164DesignoftherehabilitationequipmentbasedonEMG-BiofeedbackZHANGJing(ChangzhouCollegeofInformationTechnology,Changzhou213164,ChinaAbstract:ThepaperdesignamedicalequipmentreconstructingthehumanneuralnetworksystembasedontheEMGbiofeedback,andprovideanewtherapeuticplatformforthecomprehensiverehabilitationofthediseaseoftheneuromuscularsystemclass.therehabilitationequipmentiscomposedofthehardwarecircuitandthePCcontrolsoftware,thelowermachine(MCUincludingbodysurfaceEMGacquisitionamplifiercircuit,neuromuscularelectricalstimulationcircuit;softwaresystemofthehostcomputer(PCisresponsibleforthevisualsignalfeedback,treatmentparametercontrol,medicalrecordsregistration,andinformationqueryfunctions.Therehabilitationequipmentcanmeettheindicatorsofthenationalmedicalrehabilitation,andcanhelppatientsgraduallyrecovered,andhasasafe,non-invasive,convenient,human-computerinteractionabilityfeatures.Keywords:EMG;stimulus;neuralnetwork;EMGbiofeedback收稿日期:2013―07―01稿件编号:201307009作者简介:张静(1978—,女,安徽宣城人,硕士,讲师,工程师。研究方向:智能控制。肌电生物反馈疗法是涉及物理医学、控制学、生理学、解剖学、心理学及康复医学知识和技术的多学科、综合应用的新技术。它借助肌电接收设备记录自主收缩肌肉时的微弱电信号,并以此为源,通过视觉或听觉通路提供反馈信号。将人们平时不易感知的体内功能变化转变为可以感知的视听信号,并让患者根据这些信号学会自我训练和调节的治疗方法。适用于神经、肌肉损伤性疾病的康复治疗,如卒中、脊髓损伤、肌张力高、外周神经损伤、肌肉萎缩,以及高血压病,神经症,尿失禁等。治疗仪通过在病人治疗部位的肌肉两端得贴一个电极,能准确检测出病人己经不足以致使肌肉收缩的肌电信号,利用生物反馈技术将患者意识不到的自身生物信号肌电值,通过视觉和图形反馈展现在患者面前,让患者重新感知自身的生理信号和现存的功能[1]。通过治疗师现场的正确指导和帮助,运用认知再学习的方法来调动和激发患者的主动参与意识,“唤醒”患者的意志过程,让患者重新建立积极、主动的认知过程。由于贴片电极采集的肌电信号非常微弱,为μV级,系统通过设计合适的前端放大、滤波预处理进行多次放大和多次滤波后传给MCU。最后,在MCU端使用数字滤波技术进行二次滤波,使肌电信号的显示更稳定、清晰,以达到0.2μV精度要求。通过以上信号处理后,MCU将所测量到的肌电信号幅度与可调刺激阈值进行比较,由此判定病人的动作意识,当肌电信号幅度超过阈值时,系统发出刺激信号,形成反馈刺激通路,以对病人进行刺激性治疗[2]。同时MCU将采集的数据交由上位机进行显示处理;MCU方保证即时通信,以配合上位机完成各种操作,系统的整个功能框图如图1所示。患者可根据自身的肌电信号主动自发地调节设备主参考阈值的高低,当病人能顺利的增加其EMG指标达到参考阈值并获得电流刺激后,系统又会自动调高诱发点,促使病人加大肌肉收缩意识,以引发进一步的肌肉刺激,达到能自主控制肌肉动作。将自发的肌电信号(EMG和外来的神经肌肉1总体设计电子设计工程第5期第22卷Vol.22No.5ElectronicDesignEngineeringMar.20142014年3月-191-图1人体神经网络康复系统功能框图Fig.1Humannervousnetworkrehabilit...
