目的 针对目前下肢康复训练设备适配性、训练效果不佳的现状,设计一种可供手术患者、脑血栓患者及下肢残疾人士踝关节康复的智能辅助轮椅.方法 通过对人体踝关节结构和运动特性进行分析,设计踝关节康复机构的整体结构,搭配STM32F103单片机设计控制电路;基于CATIA软件建立三维模型,结合Adams仿真软件搭建平台进行动力学分析;利用ANSYS软件,对辅助轮椅核心零件进行静力学分析,验证结构设计的可行性;选型、装配并搭建实物样机,对实体样机的各项功能与实际性能进行测试.结果 通过仿真分析,踝关节康复机构符合设计标准.实际踝关节纵向可翻转角度为-24.6°～13.5°,横向翻转角度为-19.6°～19.5°,踝关节翻折速度为5.8～6.7 °/s,踝关节扭动速度约为7.6 °/s,踝关节翻折运动扭矩约为20 N·m,外展运动所需扭矩约为17.2 N·m.结论 该踝关节康复智能辅助轮椅可实现行走、升降、智能辅助等功能.通过仿真分析及实验测试,轮椅的各项功能均可实现,各项参数指标均符合设计标准,验证了多功能踝关节康复轮椅设计的安全性与合理性.

本研究提出一种基于稳态视觉诱发电位(steady state visual evoked potential,SSVEP)脑机接口的智能轮椅系统,该系统采用典型相关分析实时提取脑电信号,并产生控制信号,信号传输速率高、分析速度快.同时该轮椅采用了基于麦克纳姆轮的全方向移动系统,避免了传统轮椅转弯角度不好控制的问题.六位被试者参与了该系统的在线实验,实验结果证实,该系统可以在较高准确率的条件下,在平面内进行任意方向的移动.实验结果证实了该系统的可行性与有效性.

电动轮椅已广泛用于改善运动障碍患者的行动能力,而严重运动障碍患者因丧失运动功能而无法实现自行控制轮椅.为解决这一问题,基于脑-机接口(brain-computer interface,BCI)的控制策略被引入轮椅控制中.基于稳态视觉诱发电位(steady-state visual evoked potential,SSVEP)的脑-机接口因具有高的信息传输率和较少的用户训练在脑-机接口领域备受关注.因此,本文综述了稳态视觉诱发电位脑-机接口驱动轮椅的现状,描述使用它们的人群,控制方式,脑控轮椅的特征提取和分类方法,以及系统性能评估方法.最后,讨论了这一领域目前面临的挑战以及研究方向.

目的 近期利用非侵入式脑-机接口控制诸如计算机光标的虚拟对象及诸如轮椅的实际对象的研究已经证明了脑-机接口的前景.然而, 少有研究尝试利用基于头皮脑电的非侵入式脑-机接口控制机械臂.方法 引入了一个基于非侵入式脑-机接口的机械臂控制系统, 该系统由机械臂子系统和基于便携式无线脑电的脑-机接口子系统组成.机械臂子系统是一个配备有两指气动抓手的6轴Denso机械臂, 进而形成一个7自由度机械臂系统.针对机械臂的常用控制命令, 设计了一个15目标的稳态视觉诱发电位脑-机接口且只记录了顶枕区9个导联, 并用其控制一个7自由度的机械臂.为避免将刺激频率的谐波频率成分也作为刺激频率, 刺激频率范围为8.015.7 Hz, 频率间隔为0.55 Hz.无需任何训练数据的滤波器组典型相关分析方法被用于目标识别.由于机械臂由脑-机接口直接控制, 该系统允许用户通过脑-机接口的15个命令在三维空间中灵活进行机械臂运动控制.结果 来自10例健康受试者在线结果表明, 研究所构建的脑控机械臂系统具有较好的性能, 平均识别正确率高达93.87％, 最高识别正确率达100.00％.结论 实验结果证明了基于非侵入式脑-机接口技术控制机械臂的可行性.

患者女,84岁,2018年5月21日主因“进食梗阻感2月余”入院,门诊行食管造影(2018.5.21)示食管上段占位可能收住入院.既往有高血压病、糖尿病、房颤病史多年.目前自服“利血平”,血压控制不详.有2型糖尿病病史多年,未服药治疗.入院查体T:36.2°,P:80bpm,R:20bpm,BP160/80mmhg,神志清楚,精神尚可,轮椅推入病房,查体合作,皮肤巩膜无黄染,浅表淋巴结未触及肿大,口唇粘膜无紫绀,双瞳孔等大等圆,对光反射灵敏.两侧胸廓对称,无畸形,呼吸平稳,两肺呼吸音粗.

病例:患者,男,61岁.因“口干多饮3年,多食易饥一周”于2017年11月14日入院治疗.患者已有2型糖尿病病史3年,现口服阿卡波糖片、格列美脲片降血糖,血糖控制欠佳;患者于2000年至2017年间曾4次脑梗死,遗留双侧上下肢活动不利,口服硫酸氢氯吡格雷片、阿托伐他汀钙片对症治疗;此外,患者已有高血压史18年,血压最高180 mmHg,于2017年6月开始服用厄贝沙坦氢氯噻嗪片和苯磺酸氨氯地平片控制血压,血压控制尚可.入院查体:体温(T)36.3℃,血压(BP) 140/95 mmHg,心率(P)93次/min,呼吸(R)19次/min,患者精神欠佳,面色少华,轮椅推入病房,被动体位,言语模糊,听理解正常.

世界上数以百万计的人患有重度运动功能疾病,如脑卒中、脊椎损伤、肌萎缩侧索硬化症等[1].另外每年新增因车祸、工伤和其他意外下肢伤残者数字也很庞大[2].而电动轮椅作为老年人、残疾人的辅助出行工具,其在行驶过程中精确定向控制方法的研究显得尤为重要.为了解决在直线行驶过程中由于双轮差分驱动所引起的差速问题,本研究采用无传感器的速度闭环控制.速度闭环的前提是速度的检测,目前用于轮椅电机检测速度的方法主要是采用直线光栅尺、直线磁栅尺、光电脉冲编码器等检测装置实现.而本文中涉及速度检测方法则无需额外安装检测装置,采用电流互感器来对轮椅驱动轮换向时的电流脉动进行检测,由此测得轮椅驱动轮的转速.另外,本文中介绍的人机交互方式采用了操纵杆控制其行驶方向,并对行驶的轨迹进行了轨迹规划的算法.

目的 基于脑电(electroencephalography,EEG)的脑控轮椅(brain-controlled wheelchair,BCW)能够为无法通过四肢操控轮椅运动的严重肢体残疾或运动障碍患者提供辅助,满足日常移动或出行需要.本文以兼顾系统性价比和准确率为研究目的,采用便携脑电放大器,搭建一个基于Matlab环境的BCW系统,并验证系统的可行性和实用性.方法 首先搭建一个基于稳态视觉诱发电位(steady-state visual evoked potential,SSVEP)的BCW系统,系统主要包括脑电刺激、采集与处理,以及轮椅控制两大部分,用户无需长期训练即可通过脑电控制轮椅的运动状态.然后招募3名健康受试者进行系统分类准确率验证实验和预设路径控制验证实验.其中,分类准确率验证实验要求受试者按照语音提示指令,注视对应刺激闪烁块以得到分类结果;预设路径控制验证实验要求受试者完成3个轮椅既定路线控制任务.实验后填写问卷调查衡量本系统的控制难度、受试者舒适度和疲劳程度.结果 比较提示指令与分类结果得到系统分类准确率为97％±1％.路径控制实验中受试者均能控制轮椅按照预设路径运动到目的地,且获得用时、实际路径长度、命令个数、时间优化率、路径优化率等指标.结论 本文搭建的基于Matlab环境的SSVEP-BCW系统分类准确率较高,控制效果和控制舒适度较好,具有一定的实用性.

脑-机接口(brain-computer interface,BCI,Brain-machine interfaces,BMI)是一种前沿、热门的中枢神经干预新方法,通过大脑神经活动来控制一些外部辅助设备(外骨骼、功能性电刺激、轮椅、服务机器人、虚拟现实技术等),是使脑卒中、脊髓损伤、脑瘫等严重神经肌肉障碍患者(思维正常但有严重功能障碍)在一定程度上恢复其交流和运动能力的有效途径[1],目前在促进脑卒中和脊髓损伤康复方面是研究热点,在康复上有着良好的应用前景,但大家对其原理的认识及具体的应用还不是很清楚,本文就脑-机接口的作用原理、在康复中的应用进展、其促进康复的机制及其联合应用方案作一综述,以期给临床应用提供参考依据.

目的:观察简体版改良Barthel指数量表(MBI)在评定脑卒中患者恢复期基础性日常生活活动(BADL)的信度和效度.方法:由2名研究员对100名符合入选标准的脑卒中恢复期患者进行BADL评定.在患者入院的次日,上午由评定员A、B使用MBI分别对每位患者的BADL进行评定,下午由评定员A使用MBI、评定员B使用BI分别对每位患者的BADL进行再次评定,收集整理数据并加以分析.采用相关系数(ICC)值描述评价者的重测信度、评价者间信度,采用Cronbach'sα系数进行计算量表的内部一致性;邀请6名高级职称康复专家对简体版MBI的内容效度(CVI)进行评估,采用Spearman相关性检验分析简体版MBI的校标效度(以BI为金标准),采用KMO检验、Bartlett球形检验和因子分析方法来分析构想效度.结果:6名专家对简体版MBI的条目水平CVI为0.83～1,量表水平CVI均值为0.95;简体版MBI各个条目、总分的重测信度为ICC=0.909～0.991;简体版MBI各个条目、总分的评定者间信度为ICC=0.880～0.992;简体版MBI内部一致性Cronbach'α系数为0.929;以BI为金标准,简体版MBI的校标效度(Spearman相关系数)依次为:进食(0.562)、个人卫生(0.701)、洗澡(0.715)、如厕(0.785)、穿衣(0.684)、大便控制(0.690)、小便控制(0.630)、床椅转移(0.925)、步行/轮椅(0.864)、上下楼梯(0.877)、总分(0.941),均P<0.001;简体版MBI构想效度结果显示,KMO统计量为0.877,Bartlett球形检验拒绝相关阵是单位阵(P<0.05),80.28％的总方差可由2个公因子解释,旋转后因子1有:洗澡、穿衣、如厕、床椅转移、步行/轮椅、上下楼;旋转后因子2有:进食、个人卫生、大便控制、小便控制.结论:简体版MBI量表不仅具有良好内容效度、重测信度、评定者间信度、内部一致性、校标效度和构想效度,而且易于掌握、使用方便.