基于生物反馈的神经康复治疗仪的研制

　　1 引言

　　脑损伤和脑卒中是神经系统疾病中的常见病,目前大多数康复是通过物理疗法，病人都是被动的接受治疗，效果不是很理想，并且增加医护人员的负担^[1] 。因此开发出新的治疗方法和医疗仪器，有效的恢复病人的运动功能，减轻业已产生的原发障碍，预防继发障碍，提高病人的生活质量成为康复医学领域的一个重要目标。基于生物反馈的智能化神经康复治疗仪研究就是为实现这一目标而提出的，对脑卒中、脑外伤等中枢神经系统疾病导致的四肢瘫痪、偏瘫、半瘫等的后遗症进行有效的神经康复治疗。

　　神经康复治疗仪将生物反馈^[2] 和神经肌肉电刺激^[3 这两种治疗偏瘫的有力手段有机结合起来，它利用患者自己的肌电信号反馈回仪器，动态设定阈值，控制电刺激输出，促进脑的可塑性的发展，从而恢复偏瘫肢体的功能，是现代神经及康复医学主动治疗模式的典范;康复仪具有生物反馈、认知再学习的作用，这是治疗中风和脑损伤等中枢神经系统疾病的一大创新。

　　2 生物反馈技术

　　生物反馈技术(Biofeed backTh erapy,BT)是一种心理行为治疗技术。它借助于传感器把采集到的内脏器官的活动信息加以处理和放大，及时转换成人们熟悉的视觉信号和听觉信号，让患者根据这些信号学会在一定范围内对部分内脏器官(如心率、血压、肌电等)的活动的随意控制，校正偏离正常范围的内脏器官活动，恢复内环境稳定。

　　肌电生物反馈术在19 67年首先由美国心理学家米勒研究成功的。米勒证明，通过主动的学习和锻炼，人可以随意控制自身器官的活动，从而改变其病理状态，逐步恢复健康的机能。生物反馈技术作为一种辅助治疗手法，用于卒中后偏瘫的治疗和神经肌肉功能的康复已40多年，其无损伤、无痛苦、无药物副作用、方法简便等优点^[4] ，为卒中的治疗提供了全新的思路。

　　3 系统构架

　　康复仪系统的研制旨在把将肌电信号和神经肌肉电刺激结合起来，通过大脑进行生物反馈控制，把对病人的物理治疗和心理治疗结合起来，进行生物反馈人工智能调度、分析评估。在设计中采用上 - 下位机结构模式，其结构框图如图 1 所示。下位机以DSP和 CPLD 为核心构建硬件系统，协同完成微弱肌电信号检测反馈、数据传输和刺激波形的发生及波形输出等功能;上位机软件部分提供病历档案的数据库管理及刺激波形和肌电波形的动态显示。以下部分将着重从从硬件构建及相关软件实现两方面进行阐释 。

　　3.1 硬件设计实现

　　神经康复治疗仪的硬件设计主要集中于下位机部分，下位机以 DSP和 CPLD 为核心来构建硬件系统，具体可划分为以下三个模块：微弱肌电信号检测放大器的设计、基于DSP的数据采集及传输控制器的设计、基于DSP和CPLD 相结合的多参数复杂刺激波形的恒流源刺激器的设计。