检索结果-内蒙古大学图书馆

中国生物医学工程学报 2020年第6期39卷 711-718页

作者：张娜李可侯莹张冬梅魏娜复旦大学类脑智能科学与技术研究院上海200433 计算神经科学与类脑智能教育部重点实验室上海200433 复旦大学上海智能机器人工程技术研究中心上海200433 复旦大学智能机器人教育部工程研究中心上海200433

精确抓握是人类完成多种精细复杂操作的基础,其神经控制机制极其复杂。目前对于精确抓握力量调节时大脑的动力学变化机制尚不明确。探究不同力幅度下精确抓握控制的指力行为和脑电动力学特征。12名健康右利手受试者被要求在10%、20%和30... 详细信息

精确抓握是人类完成多种精细复杂操作的基础,其神经控制机制极其复杂。目前对于精确抓握力量调节时大脑的动力学变化机制尚不明确。探究不同力幅度下精确抓握控制的指力行为和脑电动力学特征。12名健康右利手受试者被要求在10%、20%和30%最大自主收缩力(MVC)等3个力量水平下进行精确抓握的力量控制,同时采集运动过程中拇指和食指的力信号、压力中心点(COP)轨迹以及脑电信号(EEG),并分别使用变异系数(CV)、COP速度和COP面积以及递归定量分析(RQA)进行量化评估。结果显示,拇指和食指的指尖力信号的CV与力量水平呈现线性正相关(拇指:r=0.624,P<0.001;食指:r=0.721,P<0.001);拇指和食指在30%MVC力量水平的COP面积分别为(1.94±1.21)和(2.02±1.45) mm2,显著大于在10%MVC((1.01±0.81)、(0.89±1.02) mm2)和20%MVC((1.20±0.62)、(1.16±0.63) mm2,P<0.05)时的COP面积。拇指在10%,20%和30%MVC下x和y轴的COP速度分别为(4.23±1.11)、(2.11±0.50)、(1.70±0.40) mm/s和(6.22±1.45)、(3.39±0.70)、(2.90±0.69) mm/s,呈现随着力量水平的增加而逐级下降的趋势(P<0.01),而10%MVC下的食指x和y轴的COP速度((4.95±1.34)、(7.04±1.75) mm/s)显著高于20%MVC((2.78±0.53)、(3.79±0.63) mm/s)和30%MVC ((2.95±0.94)、(3.54±0.82) mm/s,P<0.05)。随着力量水平的增加,EEG信号α频带的RQA参数显著下降(P<0.05)。研究表明,随着力量水平的增加,力量波动性、EEG信号的复杂性增加,手指的调整速度和控制稳定性降低,EEG信号的α频带与精确抓握的运动控制密切相关。研究揭示精确抓握指力的指力控制与中枢神经系统的动力学行为有密切耦联,为深入研究中枢外周协同工作机制、定量评估神经肌肉系统功能提供新的路径。

关键词：精确抓握脑电信号最大自主收缩力递归定量分析神经控制机制

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视觉反馈作用下精确抓握力量控制的脑网络拓扑研究

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中国生物医学工程学报 2021年第2期40卷 163-169页

作者：吕亚东李可侯莹张冬梅魏娜山东大学控制科学与工程学院生物医学工程研究所济南250061 南京医科大学附属苏州医院康复科江苏苏州215008 山东大学齐鲁医院老年病科济南250061 山东大学苏州研究院江苏苏州215000

抓握的精确力量控制是实现各种复杂精细手功能的关键。在人体进行精确抓握力量控制时,力量变化的速度、力量的上升与下降是否由不同的脑功能网络支配尚不得而知,其潜在的感知运动控制机制仍不清楚。探讨视觉-精确抓握力量跟踪任务下,握... 详细信息

抓握的精确力量控制是实现各种复杂精细手功能的关键。在人体进行精确抓握力量控制时,力量变化的速度、力量的上升与下降是否由不同的脑功能网络支配尚不得而知,其潜在的感知运动控制机制仍不清楚。探讨视觉-精确抓握力量跟踪任务下,握力的变化速度和握力上升及下降时脑网络的拓扑变化。研究中招募11名健康受试者,首先测量其抓握的最大自主收缩力(MVC),然后要求受试者使用右手大拇指和食指执行3种速度下的视觉-精确抓握力量跟踪任务(包括握力上升和下降状态),其中3种速度分别为1%MVC/s(速度1)、2%MVC/s(速度2)、3%MVC/s(速度3),同时记录受试者全脑共32通道的脑电信号,随后使用网络拓扑的平均聚类系数C和特征路径长度L参数,对基于相位延迟指数的脑电功能网络进行分析。结果显示,C值在θ频带的速度1、速度2、速度3下,当握力上升时分别为(0.157±0.032)、(0.164±0.044)、(0.194±0.039),当握力下降时分别为(0.154±0.026)、(0.173±0.041)、(0.211±0.058),C值随着跟踪速度的增加而显著性地增加(P<0.05)。同样地,C值在β频带存在类似的变化(P<0.001)。与C值变化不同的是,L值在θ频带的速度1、速度2、速度3下,当握力上升时分别为(4.644±0.400)、(4.150±0.325)、(3.909±0.497),当握力下降时分别为(4.606±0.346)、(4.040±0.471)、(3.716±0.498),L值随着跟踪速度的增加而显著性地减小(P<0.001),并且L值在α、β、γ等3个频段存在与θ频带类似的变化。随着速度增加,中央沟和后顶叶局部激活加强。除了在跟踪速度2条件下β频带中L值的P=0.049之外,上升和下降状态之间没有显著差异。随着速度增加,脑功能网络的全局和局部信息传输效率得到增强,意味着在适应速度差异期间脑网络的连接模式发生改变。该项研究为探究不同力变化速度和上升下降状态下精确抓握的感知运动控制机制提供依据,为神经系统疾病后手功能的康复状态提供新的评估手段。

关键词：精确抓握力控制相位延迟指数网络拓扑脑电

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视觉延迟与力矩感知作用下多指精确抓握协调控制研究

视觉延迟与力矩感知作用下多指精确抓握协调控制研究

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作者：刘孟杰山东大学

学位级别：硕士

人类拥有高度灵巧的手,可抓握物体完成精细复杂的操作任务。大脑在控制手完成各种抓握动作时,可充分参考由手部反馈的接触感知信息,并与视觉及本体感觉等其他模态的感知信息进行有效融合,在根据任务要求进行运动规划决策的基础上,通过... 详细信息

人类拥有高度灵巧的手,可抓握物体完成精细复杂的操作任务。大脑在控制手完成各种抓握动作时,可充分参考由手部反馈的接触感知信息,并与视觉及本体感觉等其他模态的感知信息进行有效融合,在根据任务要求进行运动规划决策的基础上,通过对相关肌肉发送动作命令来完成抓握动作。这种由外周和中枢密切结合形成的感知运动融合机制的核心问题是:中枢神经系统如何整合不同模式的感知信息,如触觉和视觉信息进行运动的规划,以及中枢神经系统如何调动外周肌肉完成对参与抓握的多个手指指尖力量的精确调控。前人虽在该领域开展了大量极具创新性的研究,但仍有若干问题亟待解决,包括:当视觉反馈得到的被抓握物体运动信息与触觉反馈得到的被抓握物体的接触感知信息产生冲突时,中枢神经系统如何应对这种信息冲突并控制手指完成任务要求?在完成多指灵巧抓握过程中,大脑皮层多个节点之间以及外周多个肌肉之间如何通过协同工作控制末端指力?针对上述问题,本文开展了如下研究工作:（1）关于物理环境中的多指精确抓握运动控制研究。本研究首先设计了符合日常功能性精确抓握的抓握装置,创造性地设计了可对各手指独立进行力向量检测的结构,实现对多方向偏转力矩条件的设置,并探讨了参与抓握的手指数量与不同偏转力矩条件对精确抓握运动学和动力学特征的作用,分析了物体质心变化对抓握控制稳定性的影响。研究发现,偏转力矩对抓握稳定性作用显著（F2,58=3.896,p=0.005）,尺侧-桡侧方向对偏转力矩的变化更为敏感;双指抓握时拇指对抓握稳定性贡献较大,而食指、中指和无名指等对抓握灵活性贡献较大。（2）关于多模态感知信息冲突作用下五指精确抓握运动学和动力学特征研究。为了深入探究视触觉冲突时手的抓握控制,本研究首先建立了混合现实系统,并对抓握装置进行改进,通过将视觉信息与触觉信息去同步化,获得不同视觉延迟条件下健康人操纵抓握装置进行上提-保持-下落运动全过程的运动学和动力学信号、肌电和脑电信号。研究发现:视觉延迟的增加导致了多感知通路的不匹配,为了保持及时有效的运动控制,五指间法向力的协同性会显著增加以对延迟的影响进行补偿;而偏转力矩的存在会使五指抓握力的同步性增加以补偿力矩条件对抓握稳定性的影响（I:F4,32=4.120,p=0.008;ω:F4,32=13.523,p＜0.001）。（3）关于多模态感知信息冲突作用下五指精确抓握运动控制多肌肉协调性研究。本研究对手部和前臂七块肌肉的表面肌电信号,进行七层递归网络的构建,对表征网络拓扑特征的结构参数I和ω进行统计分析,探究不同视觉延迟与偏转力矩条件对手部和前臂肌肉协同性控制的影响。研究发现:手部肌肉在精确抓握过程中发挥着更为精细的调制作用（p＜0.05）;而视觉延迟和偏转力矩的存在促使人体增加肌肉间的协同性来对抗感觉输入干扰所带来的不确定性影响（I:F2,16=8.477,p=0.003;ω:F2,16=21.208,p＜0.001）。（4）关于多模态感知信息冲突作用下五指精确抓握运动控制的脑网络结构研究。本研究选取与感觉运动控制和视觉运动相关的七路脑电信号,提取θ、α、β和γ四个频段并分别构建多层递归网络结构。研究发现:视觉延迟会导致θ频带的同步化,可能涉及本体感受信息权重的上调（I:F2,16=28.868,p＜0.001;ω:F2,16=35.806,p＜0.001）;α频段会因为视觉延迟和偏转力矩的存在导致其去同步化程度增大,反映感觉运动皮层的激活程度的增大。上述结果表明,当存在感知输入信息冲突时,中枢神经系统倾向于采取更高水平的主动处理策略以确保更为精细复杂的多指精确抓握控制。上述研究对深入认识了解手的运动控制机制具有重要作用,对启发新一代具有感知运动双向通路的灵巧假肢手和多指机械手具有重要意义。本研究对建立以感知运动功能定量检测为核心的疾病早期筛查和精准评估提供了新的方法,对多种中枢和外周疾病或损伤后的手功能康复训练提供了新的路径。

关键词：手功能精确抓握混合现实感知运动融合肌肉协同脑电分析

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面向阿尔茨海默病早期检测的精确抓握感知运动融合研究

面向阿尔茨海默病早期检测的精确抓握感知运动融合研究

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作者：张剑红山东大学

学位级别：硕士

阿尔茨海默病(Alzheimer's disease,AD)是最常见的神经系统退行性疾病,在世界范围内具有高发病率、高致死率的特点。由于缺乏有效的治疗手段,寻找客观的、准确的、无创的检测方法是提升AD早期筛查准确率、促进AD早期干预水平、延缓A... 详细信息

阿尔茨海默病(Alzheimer's disease,AD)是最常见的神经系统退行性疾病,在世界范围内具有高发病率、高致死率的特点。由于缺乏有效的治疗手段,寻找客观的、准确的、无创的检测方法是提升AD早期筛查准确率、促进AD早期干预水平、延缓AD疾病进程的重要途径。现有的AD检测方法在敏感度、特异性、客观性、便捷性等方面仍有不足,不能满足AD患者早期筛查和长期检查的需要。因此,寻找新的AD检测评估技术意义重大。精确抓握是以手指指尖与物体交互为特征的运动行为,也是多种精细灵巧操作的重要基础。精确抓握通常包括伸手阶段和抓握阶段,其中伸手阶段需要对目标的空间位置有准确的感知、对手部的运动姿态及手与目标的相对位置关系有清晰的掌控;而抓握阶段需要协调各手指的力量达到握力与负载力的匹配,并能根据任务要求和物体的重量、质心等不同属性进行指力的灵活调控。精确抓握过程中,视觉、触觉和本体感觉等多模态感觉信息参与其中,并与中枢-外周神经肌肉系统控制机制相融合。这种感知运动融合机制不仅是精确抓握的重要生理机制,而且为检查评估神经系统的功能提供了重要的潜在途径。由于前期研究发现抓握功能的改变甚至早于认知功能障碍,因此,建立基于精确抓握的感知运动功能测试分析技术将有助于实现AD早期无创定量评估。基于上述思考,本文围绕面向AD早期的精确抓握感知运动功能障碍开展研究,设计精确抓握测试分析系统,探讨AD早期在不同视觉反馈下运动学和动力学特征,分析了脑电和肌电中大脑皮层的神经活动激活信息以及肌肉系统的运动控制机制,发现与AD密切相关的特征参数的改变,为建立面向AD早期筛查的无创、定量、准确的检测方法打下基础。本文的主要工作和结果如下:(1)物理环境中AD早期精确抓握运动学和动力学机制研究。本研究首先建立镜面测试系统,通过不同视觉反馈下伸手抓握的实验范式来研究AD早期精确抓握感知运动功能变化。本研究通过设置镜面系统来改变视觉反馈,要求17名早期AD患者组和健康组在不同视觉反馈下执行抓握任务。运动学结果显示:与健康组相比,AD患者组运动速度显著降低(p<0.05),抓握精确度也明显降低(p<0.05)并增加了运动的变异性(p<0.05)。同时,研究结果显示,由于视觉反馈条件的不同,被试的抓握运动特征也发生了改变,当运动手姿态不可见时,AD组和健康组的抓握速度明显降低(p<0.05)且抓握运动变异性增加(p<0.05);与健康组相比,AD组无视觉反馈时抓握精确度大幅下降(p<0.05)。动力学结果显示,与健康组相比,AD组预加载期时间延长(p<0.05),握力(Grip Force,GF)-负载力(Load Force,LF)的协调性下降(p<0.05),精确握力控制中的反馈控制比例增加(p<0.05)。在无视觉反馈条件下,AD组预加载期明显高于健康组(p<0.05),其GF-LF协调性低于健康组(p<0.05)。上述抓握参数与AD神经心理学测试评分中度或高度相关,揭示精确抓握运动学与动力学参数的变化与AD早期的神经系统退行性改变存在关联。(2)虚拟现实(Virtual Reality,VR)环境中精确抓握感知运动功能测试分析系统的开发。研究中选取健康被试执行精确握力任务,实验范式为低预测条件-在VR中不显示手和质心位置;中预测条件-在VR中仅显示手或质心位置;高预测条件-在VR中均显示手和质心位置。本实验招募了 12名健康的年轻受试者,要求执行4种不同视觉反馈信息组合下的握力任务。结果显示,低预测条件下,加载期显著增加(p<0.05),GF也过度增加(p<0.05);高预测条件下,加载期时间最短(p<0.05),有助于在正向握力计算模型中生成更准确的预测以实现对GF的精确控制。此外,手和质心的视觉反馈对GF有不同的影响(p<0.05)。力矩分析显示健康受试者在不同预测条件下均能准确感知抓握物体的质心位置(p>0.05)。肌肉协同作用分析表明,在不同预测条件下,神经肌肉控制策略的变化导致肌肉协调模式发生改变。(3)虚拟现实精确抓握感知运动控制的大脑皮层因果网络特性研究。本章主要从肌电信号小波包能量熵、多通道脑电能量空间分布及因果网络角度分析精确抓握控制机制。结果显示,健康成人肌肉激活程度受视觉反馈影响较小(p>0.05),并证明拇短展肌和第一骨间背侧肌在双指精确抓握任务中起到主要支配作用;脑区能量分析结果证明:脑电的β频段是精准抓握的特征频段,大脑皮层的中央区和额顶区是其特征脑区;脑电地形图进一步显示出,精确抓握过程中手和质心的视觉反馈对大脑激活区域的影响不同(p<0.05),揭示不同握力模式与皮层神经活动关联密切;多个脑区之间的因果连接强度分析表明:中央区的因果连接性最强;流出信息方向主要从中央区指向其他脑区;流增益活跃区域为中央区,颞区活跃度最低。综上,本研究面

关键词：阿尔茨海默症精确抓握感知运动融合虚拟现实早期检测

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视触觉双模态感知冲突下精确抓握的控制机制研究

视触觉双模态感知冲突下精确抓握的控制机制研究

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作者：崔希山东大学

学位级别：硕士

精确抓握是人类特有的手功能,是各种灵巧操作的重要基础。在执行精确抓握时,中枢神经系统通过视觉、触觉等多种感觉系统实时接收环境信息,经过处理与运动规划后发送运动指令,通过协调控制肌肉、骨骼、关节等完成抓握动作。视觉和触觉在... 详细信息

精确抓握是人类特有的手功能,是各种灵巧操作的重要基础。在执行精确抓握时,中枢神经系统通过视觉、触觉等多种感觉系统实时接收环境信息,经过处理与运动规划后发送运动指令,通过协调控制肌肉、骨骼、关节等完成抓握动作。视觉和触觉在精确抓握过程中相互作用,共同保证抓握执行效果。精确抓握的运动学和动力学表现,以及其背后的神经肌肉生理机制是系统神经科学长期关注的热点。尽管前人做了大量研究,但目前对于视觉和触觉在指导精确抓握过程中的整合机理,特别是当存在视觉和触觉信息不一致情况下感知运动融合机制尚不清楚。该问题的研究难点在于,如何在确保人体精确抓握正常行为的同时,实现有效的视触觉信息的冲突。沉浸式混合现实(Mixed Reality,MR)是能将虚拟世界与真实世界信息进行有效融合,因而可突破传统方法的局限,为研究视触觉信息作用下的精确抓握问题提供一种全新有效的技术手段。本研究开发了一种基于沉浸式MR的精确抓握运动控制系统,同步采集包括指尖力、肌电信号以及头皮脑电信号在内的多种生理信号,产生视觉与触觉在时间及空间上的冲突条件,研究存在感觉冲突时视触觉信息在精确抓握中的引导作用机理,从中枢与外周协调性及感知与运动耦合性两个层面揭示精确抓握运动控制机制。本项研究结果主要涉及以下几个关键方面:(1)针对视触觉双模态感知冲突下精确抓握研究的不足,本文建立了一种基于沉浸式MR交互技术的精确抓握视触觉感知运动测试评估系统,设计了不同视触觉冲突条件下的精确抓握实验范式。利用程序产生空间内的重量反馈冲突以及时间上的视触觉输入的去同步。该系统可以利用多种传感方式同步记录并存储装置的位姿、指尖的力和力矩、多块肌肉的表面肌电及头皮脑电信号,且利用本系统完成了健康成年受试者的精确抓握运动实验及相应信号的记录。(2)针对不同视触觉反馈条件下精确抓握的运动学和动力学特征变化,研究了多种计算方法和多个参数反映运动学和动力学规律:例如,使用交叉递归定量分析算法分析了提升以及保持阶段握力和负载力的耦合关系。结果表明:时间延迟可显著增大稳定保持阶段物体高度的变异系数(F=20.118,p<0.01),导致抓握稳定性变差;预负载和负载阶段时长显著增加(预负载阶段时长:F=35.842,p<0.01;负载阶段时长:F=16.171,p<0.01),抓握的准备时间延长;最大握力显著增大(F=55.522,p<0.001),抓握力量增强;提升阶段的握力和负载力耦合的确定性显著降低(F=11.274,p<0.001),时间延迟对力的协调性产生了不利影响。与抓握轻物体相比,实际重量更重时最大握力显著增大(F=104.5,p<0.001)。这些结果表明视触觉反馈在时间上的去同步会使运动的稳定性变差,同时降低动态提升过程中握力-负载力的协调性,受试者会通过增加指尖力以及延长抓握初始期来适应这种冲突以完成抓握任务。(3)针对不同视触觉反馈条件下精确抓握的多肌肉协同激活问题,本研究将主成分分析方法与非负矩阵分解方法结合用于评估肌肉协同。分析了肌肉协同作用的相似性以及协同肌肉对的耦合强度,旨在发现感知冲突对肌肉协调控制机制的影响。结果发现,受试者执行抓握运动所需的平均协同数量为2。与视觉体积所提示的物体重量与实际重量一致的条件相比,重量提示不一致时保持阶段的肌肉协同的相似性会显著增加(F=5.105,p=0.026),肌肉共激活程度增强;而协同肌肉的耦合强度会降低,肌肉间协调配合的能力减弱(提升阶段:F=50.566,p<0.001;保持阶段:F=75.000,p<0.001)。与不存在时间延迟相比,存在时间延迟时保持阶段的肌肉协同相似性会显著降低(F=26.568,p<0.001),肌肉协同结构的稳定性减弱;而提升阶段的协同肌肉的耦合强度会增加(F=22.383,p<0.001),皮层对协同肌肉的驱动水平增加。这些发现表明,重量感知的视触觉冲突和感觉输入的去同步都会影响肌肉协同的结构并改变协同肌肉的耦合关系。(4)针对不同视触觉反馈条件下精确抓握的皮层活动及皮层-肌肉双向耦合关系,本研究利用部分定向相干算法分析了 β-和γ-频段大脑皮层六个局部区域内的振荡活动以及皮层-肌肉双向信息流。结果发现,精确抓握过程中视触觉感知冲突会引起大脑多个区域振荡活动的差异(p<0.05),说明大脑能够实时监控运动行为并在空间和时间信息不一致时及时调整运动输出以维持运动表现;感觉反馈信息可引起皮层-肌肉双向连通性的差异(p<0.05),其中,额叶-中央区左侧传出的信息能够根据重量反馈调控运动输出,而顶叶-枕叶中部则在整合视觉反馈信息中发挥了主要作用。本论文为深入了解精确抓握的运动控制机制提供了理论支持和实验依据,并为虚拟康复训练反馈的设计提供了新的思路和方法。此外,该研究提供了神经骨骼肌肉系统的早期筛查和精确评估的新方法

关键词：精确抓握视觉触觉感知运动融合混合现实皮层-肌肉耦合

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用于手部感知运动功能的经皮神经电刺激和功能性电刺激器集成设计

用于手部感知运动功能的经皮神经电刺激和功能性电刺激器集成设计

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作者：阿米尔可汗（Amir Khan）山东大学

学位级别：硕士

人的手是一种神奇的工具,具有多种功能。手部感觉运动功能涉及与受体转导和编码、神经传导、中枢处理和肌肉激活相关的复杂控制回路。人手具有高度的灵活性,可以保持各种姿势,同时能够精确控制到达、抓握、举起和握住物体所需的力。这... 详细信息

人的手是一种神奇的工具,具有多种功能。手部感觉运动功能涉及与受体转导和编码、神经传导、中枢处理和肌肉激活相关的复杂控制回路。人手具有高度的灵活性,可以保持各种姿势,同时能够精确控制到达、抓握、举起和握住物体所需的力。这归因于骨骼的灵活性和稳定性、肌肉力量和神经感觉反馈。手部感觉运动功能对于日常生活中的多项任务所必需的抓握和操作非常重要。感官反馈用于评估对象的大小、形状、重量和质地。大脑需要准确地解释来自手的传入感觉信息,以保证成功地达到、抓住、操纵物体。在各种肌肉骨骼疾病或意外创伤中,手的感觉运动功能容易受到肌肉、神经或肌腱损伤。腕管综合征、肘管综合征、De Quervain腱鞘炎、外上髁炎、胸廓出口综合征、扳机指、桡管综合征和肌腱炎是最常见的感觉运动障碍。手或手指的截肢也可能严重损害手的感觉运动功能。受损的手部感觉运动功能可能对日常活动产生重大影响,例如穿衣、写作、烹饪或任何其他手动任务,特别是对于高精度运动任务。为了恢复手部感觉运动功能,可以使用多种技术。最近,电刺激已被广泛研究并推荐用于感觉运动功能的恢复。经皮电神经刺激(Transcutaneous Electrical Nerve Stimulation,TENS)使用带有小电极的低强度刺激电脉冲来激活神经,以实现感觉恢复、疼痛缓解和触觉诱发。功能性电刺激(Functional Electrical Stimulation,FES)采用带有大电极的低强度刺激电脉冲来驱动肌肉执行特定的功能任务,即肌肉强化和恢复瘫痪或减弱的肌肉活动。为不同的感觉和功能应用领域开发的电刺激器仅限于单一操作模式,即用于感觉恢复的TENS和用于运动功能控制的FES。由于软件和硬件的功能和可编程性不足,该设计无法扩展到其他应用程序。本研究的目标是在单个原型上开发一种新颖的、完全可编程的、集成的 FES 和TENS系统,用于手的感觉运动功能,其中:第二章介绍了 TENS在单个原型上的手部感觉和运动功能的集成设计,第三章和第四章研究了 TENS用于指尖力控制,第五章分析了基于FES的手部运动刺激技术。各章节具体内容如下:第二章提出了一种在手部感觉运动功能的单一原型上集成功能性电刺激器和经皮神经电刺激器的新型系统。该设备的新颖组件涉及两种操作模式——FES和TENS,在单个设备上具有可控的频率、脉冲宽度、刺激强度和多形状脉冲。升压转换器控制刺激强度;一个Arduino Uno微控制器控制频率和脉冲宽度;H桥产生方波脉冲,拨动开关监控操作模式,RC滤波器产生多个形状脉冲。使用可变参数和多个形状脉冲分析了设备的FES和TENS模式。这种新设计为FES和TENS实现了低成本(低于50美元)、低输入(9 V)和多形状刺激脉冲,具有变频控制、可控脉冲宽度和更小的设备尺寸一个原型。与单模刺激器相比,这种设计使FES和TENS具有更低的电压输出(小于35 V)更实用、更安全。第三章和第四章分析了通过感官诱导的指尖力控制设计装置的TENS模式。感觉反馈恢复在唤起手和大脑之间的触觉和双向传入通道通信方面起着至关重要的作用。经皮电神经刺激个体参数被广泛研究用于唤起触觉,但两个参数的相互调制和通过TENS参数控制指尖力在唤起触觉方面需要研究。本研究旨在开发一种同时调节两个个体参数的方案,通过个体和相互控制的刺激参数来控制受试者的指尖力,并比较分析这些参数对诱发触觉的指尖力控制的影响。两种创新的刺激参数(直接、反向)是通过以直接和反向线性关系同时调制脉冲宽度和频率参数来开发的。为了引起指尖力控制的触觉,相互参数和单个参数以连续和离散的范式进行操作。在这两种范式中,受试者的指尖反应力与刺激参数力的诱发感觉有关,分析了灵敏度、反应时间、反应延迟、受试者指尖反应力对刺激力的模拟以及每个参数的适应性。结果发现,与单个参数相比,互参数的灵敏度、响应时间、模拟对象指尖响应力对刺激的模拟以及对刺激力感觉变化的辨别力较高,但在离散范式中,逆参数适应度较高。这项研究可能为智能假肢中的指尖力控制、抓握力和计算机触摸屏手势中的指尖力控制提供一种新的方法。最后第五章研究了设计的双指捏力装置的FES模式。由于并非所有手指的肌肉都受到独立刺激,因此当以传统方法刺激正中神经和尺神经以驱动手部运动功能时,相应手指会发生意外驱动。采用FES的新手背腰部和外展肌刺激方法适用于研究FES参数幅度强度、频率和脉冲宽度对精确两位数握力、两位数力矢量的协调角、驱动角度、频率的影响数字驱动的脉冲宽度有效范围,以产生准确的数字弯曲。振幅强度使手指在20到34 V之间弯曲,但是频率和脉冲宽度从未使手指弯曲到20 V以下,而只会影响以高振幅强度弯曲的手指。对于高于20 V的电压,100-200 μ s的脉冲宽度和20-55 Hz的频率保持弯曲手指的强烈驱动,但是超出这些范围,

关键词：感觉运动功能经皮神经电刺激器功能性电刺激器触觉手指弯曲精确抓握

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正中神经扩散张量成像在复发性腕管综合征中的应用初探

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国际医学放射学杂志 2014年第1期 89-89页

作者： P.G.Lindberg A.Feydy.D.L.Le Viet M.A.Maier J.L.Drapé 宋立 CESEM-CNRS UMR 8194 Université Paris Descartes Sorbonne Paris Cité 45 rue des Saints Pères 75270 Paris Cedex 06 France

目的采用扩散张量成像(DTI)研究复发性腕管综合征(CTS)正中神经结构,并将DTI所见与MRI解剖成像相联系以评估正中神经功能。方法定量观察复发性CTS与健

关键词：扩散张量成像腕管综合征正中神经纤维化精确抓握

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