專利名稱：用于偏癱患者康復(fù)的理療裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種用于偏癱患者低頻電脈沖康復(fù)治療的儀器。
目前對偏癱患者的偏癱麻痹肢體進行低頻電脈沖治療的控制方法主要是對刺激脈沖的幅度、頻率和脈沖寬度用正弦波、方波或某種隨機波形進行調(diào)制，即外加輸入信號的開環(huán)控制，從而使被刺激肌肉的收縮進行調(diào)節(jié)。然而，這些方法都是由治療者進行調(diào)節(jié)，患者是處于被動接受的狀態(tài)。而且開環(huán)控制無法對肌肉因受長時間刺激而產(chǎn)生的不穩(wěn)定予以自動補償。調(diào)動患者自身的積極性，使患者完全參與到治療過程中的康復(fù)治療方法已被認(rèn)為是一種有效的治療方法。使偏癱患者健側(cè)肢體的運動主動帶動患側(cè)肢體的電療方法，是以病人主動配合的出發(fā)點，迄今為止還未見有報導(dǎo)。
本發(fā)明的目的是設(shè)計一種臨床使用方便可靠，所需成本不高的偏癱病人自行調(diào)節(jié)的低頻脈沖電療裝置。利用病人健側(cè)肢體的動作，通過該治療儀，帶動患者肢體運動，同時對電刺激肌肉的收縮進行閉環(huán)控制，保持刺激效果的穩(wěn)定。
本發(fā)明的原理是偏癱患者的健側(cè)肢體做某一動作，如下肢的足背屈時，將主動肌-脛骨前肌的肌電信號檢測出來，經(jīng)過整流濾波得到肌電的平均絕對值(或稱肌電包絡(luò))，以此作為刺激器的控制器的輸入信號?？刂破鞯妮敵鲇靡哉{(diào)制刺激脈沖幅度。刺激器接至患側(cè)的脛骨前肌的支配神經(jīng)-腓總神經(jīng)，使肌肉收激收縮。將患側(cè)脛骨前肌的誘發(fā)肌電的平均絕對值作為控制器的閉環(huán)反饋信號。這樣刺激器根據(jù)輸入信號與反饋信號比較的結(jié)果使患側(cè)肌肉收縮，誘發(fā)肌電的平均絕對值，就跟蹤健測自發(fā)肌電的平均絕對值，患側(cè)即隨健側(cè)做足背屈運動。本發(fā)明的結(jié)構(gòu)如圖1所示，仍以鍵側(cè)足背屈控制患側(cè)足背屈運動為例說明。(1)為健側(cè)下肢;(2)為患側(cè)下肢;(3)是在常用的間歇振蕩器基礎(chǔ)上加以改進的刺激器，它的特點是頻率、脈沖寬度可由外部調(diào)節(jié)，脈沖幅度由V3決定，改變幅度和負(fù)載對頻率和脈寬基本無影響;(4)是被刺激肌肉誘發(fā)肌電檢測器;(4)的輸出V3是誘發(fā)肌電的平均絕對值，相當(dāng)于肌收縮張力，V3的范圍為0-5伏;(5)和(6)檢測自發(fā)肌電的平均絕對值，V2的輸出為0-5伏;(8)為閉環(huán)控制器，a1用于調(diào)節(jié)控制器輸出信號V2的比重，a2用于調(diào)節(jié)反饋信號V3的比重。調(diào)節(jié)a1和a2的目的是使患側(cè)足背屈程度與健側(cè)足背屈的程度相當(dāng)。(8)中的“PID”為比例-積分-微分控制算法，比例系數(shù)為0.9左右，積分時間常數(shù)為40路V5＝3·V4，(9)的輸出電流由三級管下擴大到幾百毫安，為(3)提供足夠的輸出刺激能量。(a)中T1為中功率三級管，C1為470微法，R1為200歐姆小功率電阻，R2為20歐姆的2瓦電阻，5K和15K電阻為小功率電阻，運算放大器為通用運放;(7)為脈沖發(fā)生器，頻率范圍為20-40HZ，脈沖寬度為150-400微秒可調(diào)。本發(fā)明的關(guān)鍵在于(一)由(3)、(4)、(5)、(6)、(7)、(8)和(9)組成一個根據(jù)誘發(fā)肌電進行閉環(huán)控制的低頻電脈沖治療裝置，患者能通過健側(cè)的運動帶動患側(cè)肢體運動。(二)、(8)中PID調(diào)節(jié)器的系數(shù)設(shè)定為比例系數(shù)0.8-0.9，積分系數(shù)常數(shù)＝400毫秒、積分時間常數(shù)＝100-200毫秒，a1、a2的相對大小初步設(shè)定為a1/a2≈1.5。(三)、V5對(3)的刺激幅度的決定作用，使刺激幅度穩(wěn)定、準(zhǔn)確。
本發(fā)明的操作程序如下1、準(zhǔn)備工作刺激電極接至患側(cè)肢體被刺激肌肉的支配神經(jīng)束的淺表處，誘發(fā)肌電和自發(fā)肌電電極接至患側(cè)和健側(cè)對應(yīng)肌肉的體表處。調(diào)節(jié)a1/a2≈1.5。
2、放松健側(cè)肢體，開機工作，然后患者力圖使兩側(cè)肢體作同樣的運動，如使雙腳按正常節(jié)奏并起和并放，刺激器就使患側(cè)肢體跟蹤健肢體運動。
3、調(diào)節(jié)a1、a2值，使患側(cè)肌肉的收縮程度與健側(cè)肌肉的收縮程度相當(dāng)。
4、患者鍛煉的頻度和強度由病人自己的主動運動決定，也可由醫(yī)生指導(dǎo)。
臨床試用結(jié)果表明，該裝置的優(yōu)點是用偏癱患者完好的健側(cè)肢體帶動失出功能的患側(cè)肢體運動，病人可自己調(diào)節(jié)，調(diào)動了自身的治療積極性，樹立了信心。臨床應(yīng)用方便，易于掌握。本發(fā)明可在醫(yī)院的康復(fù)理療，癱瘓者的功能助行，生物反饋治療和家庭理療中得到廣泛應(yīng)用。


圖1為低頻康復(fù)理療結(jié)構(gòu)圖(1)為肌肉健側(cè)下肢，(2)為患側(cè)下肢，(3)為間歇振蕩刺激器，V5是幅度調(diào)制電壓，(4)為誘發(fā)肌電檢測裝置，V3是(4)的輸出電壓，(5)是普通肌電放大器，V1為輸出信號，是全波整流和積分電路，V2為輸出信號，(8)為閉環(huán)控制器，V4為輸出信號，(9)為功率放大器，V5是輸出電壓。
權(quán)利要求
1.一個由脈沖發(fā)生器(7)，刺激器(3)，誘發(fā)肌電檢測裝置(4)，普通肌電放大器(5)，整流積分電路(6)，閉環(huán)PID調(diào)節(jié)器(8)和功率放大電路(9)組成的低頻電脈沖理療裝置，其特征是偏癱患者側(cè)健肢體做主動運動時，肌肉的自發(fā)肌電對患側(cè)肢體的對應(yīng)肌肉收縮量進行閉環(huán)控制，被刺激肌肉的誘發(fā)肌電作為反饋量，使健側(cè)運動帶動患側(cè)同步運動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所說的閉路控制器(8)，其特征是PID算法中比例系數(shù)約為0.9，積分時間常數(shù)為400毫秒，微分時間常數(shù)約為100-200毫秒，a1比a2約為1.5。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所說的(9)與(3)的組合應(yīng)用，其特征是(3)的輸出幅度可由(8)的輸出V4準(zhǔn)確控制，調(diào)節(jié)刺激幅度與刺激脈沖和寬度的調(diào)節(jié)相互影響很小，(9)為一擴大輸出電流比例放大器，V5/V4＝3，C1＝470微法，R2為2瓦，20歐姆電阻。
全文摘要
本發(fā)明是一種用于偏癱患者低頻電脈沖電療和康復(fù)的新型理療裝置，它的組成成分包括脈沖放大器，刺激器，誘發(fā)肌電檢測裝置，普通肌電放大器，整流積分器，PID調(diào)節(jié)器和功率放大電路，操作時，用健側(cè)肢體的自發(fā)肌電作為控制器的輸入命令，控制器調(diào)節(jié)刺激器刺激患側(cè)對應(yīng)肌肉，誘發(fā)肌電作為控制器反饋參數(shù)，調(diào)制刺激脈沖幅度實現(xiàn)對肌肉收縮的調(diào)節(jié)，使患側(cè)肌肉誘發(fā)肌電絕對平均值跟蹤自發(fā)肌電絕對值，健側(cè)帶動患側(cè)運動，該裝置調(diào)動了病人治療的積極性，使病人自己調(diào)節(jié)而主動參與治療過程。
文檔編號A61N1/36GK1041883SQ8810712
公開日1990年5月9日 申請日期1988年10月19日 優(yōu)先權(quán)日1988年10月19日
發(fā)明者王磊, 羅致誠 申請人:中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程研究所