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功能性电刺激在脑卒中后上肢康复中的应用及研究进展

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中国康复医学杂志 2022年第8期37卷 1121-1125页

作者：郑应康王东岩刘洋张译尹王帅郑茹文黑龙江中医药大学哈尔滨市150040 黑龙江中医药大学附属第二医院

数据显示,脑卒中仍是最严重的全球重大公共卫生问题之一。卒中后约80%的患者遗留上肢运动功能障碍,严重影响患者日常生活活动能力。上肢康复周期长、难度大,有近50%的患者难以通过单纯的运动疗法改善,以功能性电刺激为基础的物理因子疗... 详细信息

数据显示,脑卒中仍是最严重的全球重大公共卫生问题之一。卒中后约80%的患者遗留上肢运动功能障碍,严重影响患者日常生活活动能力。上肢康复周期长、难度大,有近50%的患者难以通过单纯的运动疗法改善,以功能性电刺激为基础的物理因子疗法对运动功能及脑功能重塑具有积极促进作用。创新应用功能性电刺激疗法、促进肢体运动功能和脑功能的恢复、最终实现正常的运动控制,一直是国内外团队研究的重点。因此,了解目前以功能性电刺激为基础的创新疗法、混合系统及其对脑功能的影响,对进一步开展临床研究和设备创新具有重要意义。

关键词：功能性电刺激肢体运动功能运动疗法日常生活活动能力上肢康复脑功能设备创新卒中后

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功能性电刺激对运动想象皮层活动的影响研究

仪器仪表学报 2019年第2期40卷 75-81页

作者：陈龙张磊王仲朋刘爽明东天津大学医学工程与转化医学研究院天津300072 天津大学精密仪器与光电子工程学院天津300072

脑卒中是现代社会运动功能障碍的首要诱因。针对传统被动强化肢体运动康复训练手段单一及训练策略缺乏客观评价参数指导等关键问题,设计了右上肢运动想象融合不同强度功能性电刺激(阈上与阈下及无刺激)的实验任务范式,17名年轻健康右利... 详细信息

脑卒中是现代社会运动功能障碍的首要诱因。针对传统被动强化肢体运动康复训练手段单一及训练策略缺乏客观评价参数指导等关键问题,设计了右上肢运动想象融合不同强度功能性电刺激(阈上与阈下及无刺激)的实验任务范式,17名年轻健康右利手被试参与各项任务实验。脑电时频特征及统计学结果显示:刺激与无刺激模式间C3/C4导联α频带能量及CPz导联β频带能量存在显著性统计差异;阈上刺激与阈下刺激α频带能量仅在辅助运动皮层存在显著的激活差异。以上结果初步可证实,MI结合FES的康复训练模式更有助于激活运动皮层;可推论出FES作用能够强化包括辅助和初级运动皮层、感觉运动皮层在内的α节律及感觉运动皮层的β节律皮层神经活动。

关键词：脑卒中运动想象功能性电刺激运动皮层神经可塑性

功能性电刺激联合Vojta反射性翻身疗法对痉挛型脑瘫患儿翻身发育的影响

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中华物理医学与康复杂志 2023年第5期45卷 432-434页

作者：简海胜徐光青周平白文芳刘洪柏张雷广东省人民医院(广东省医学科学院) 广州510000 广州市社会福利院广州510000

目的观察功能性电刺激联合Vojta反射性翻身疗法对痉挛型脑瘫患儿翻身发育的影响。方法选取年龄6月至8月的痉挛型脑瘫患儿80例,按随机数字表法将其分成对照组和治疗组,每组患儿40例。对照组采用单纯的Vojta反射性翻身疗法进行治疗,治疗组... 详细信息

目的观察功能性电刺激联合Vojta反射性翻身疗法对痉挛型脑瘫患儿翻身发育的影响。方法选取年龄6月至8月的痉挛型脑瘫患儿80例,按随机数字表法将其分成对照组和治疗组,每组患儿40例。对照组采用单纯的Vojta反射性翻身疗法进行治疗,治疗组在Vojta反射性翻身治疗的基础上增加胸廓主诱发带区域和腹肌区域的功能性电刺激治疗。功能性电刺激治疗每日1次,每次20 min,每周治疗5 d,连续治疗6周。于治疗前和治疗6周后(治疗后)采用粗大运动评价量表(GMFM-88)A区评估2组患儿的粗大运动功能,同时采用改良Ashworth肌张力评估量表(MAS)评估2组患儿上、下肢的肌张力。结果治疗后,2组患儿的GMFM-88量表A区评分、上肢MAS评分和下肢MAS评分较组内治疗前均显著改善(P性翻身疗法的基础上增加功能性电刺激可显著改善痉挛型脑瘫患儿的翻身发育和肢体肌张力。

关键词：痉挛型脑瘫 Vojta疗法翻身功能性电刺激

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功能性电刺激下的关节自适应运动控制研究

自动化学报 2016年第12期42卷 1923-1932页

作者：吴强张琴熊蔡华华中科技大学机械科学与工程学院数字制造装备与技术国家重点实验室武汉430074

针对功能性电刺激(Functional electrical stimulation,FES)下外部干扰和肌肉疲劳对关节运动的影响,提出了一种神经网络自适应滑模控制方法以获得更加精确的关节运动.本文建立了电刺激下的关节运动模型,在此模型的基础上设计了滑模控制... 详细信息

针对功能性电刺激(Functional electrical stimulation,FES)下外部干扰和肌肉疲劳对关节运动的影响,提出了一种神经网络自适应滑模控制方法以获得更加精确的关节运动.本文建立了电刺激下的关节运动模型,在此模型的基础上设计了滑模控制律,利用径向基神经网络在线逼近系统不确定特性,并通过Lyapunov方法设计了径向基神经网络的自适应律,以电刺激所产生的膝关节运动控制为例,通过仿真和实验研究验证了该神经网络滑模控制方法相对于传统的滑模控制来说,不仅可以准确地控制电刺激而获得期望的关节运动,而且当关节运动受到外部干扰和肌肉疲劳的影响时,还可自适应地对此进行补偿,有效地调节电刺激强度以获得准确的关节运动.

关键词：神经网络滑模控制肌肉疲劳运动控制功能性电刺激

功能性电刺激循环运动联合低频重复经颅磁刺激对脑卒中恢复后期患者上肢功能恢复的影响

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中华物理医学与康复杂志 2021年第2期43卷 127-130页

作者：张英廖维靖邹凡郝赤子武汉大学中南医院神经康复科武汉430071

目的探讨功能性电刺激循环运动(FES-cycling)联合低频重复经颅磁刺激(rTMS)对脑卒中恢复后期患者上肢功能恢复的影响。方法选取70例脑卒中恢复后期患者(病程3~6个月),按随机数字表法分为观察组和对照组,每组35例,研究期间,最终63例患者... 详细信息

目的探讨功能性电刺激循环运动(FES-cycling)联合低频重复经颅磁刺激(rTMS)对脑卒中恢复后期患者上肢功能恢复的影响。方法选取70例脑卒中恢复后期患者(病程3~6个月),按随机数字表法分为观察组和对照组,每组35例,研究期间,最终63例患者完成本研究,其中观察组3例患者脱落,有32例患者完成治疗;对照组4例患者脱落,有31例患者完成治疗纳入统计。对照组接受1.0Hz的rTMS刺激健侧皮质M1区治疗,观察组在rTMS治疗的基础上给予FES-cycling训练。rTMS治疗和FES-cycling治疗均为每次20 min,1次/日,5 d/周,共治疗2周。分别于治疗前和治疗4周后(治疗后),采用偏瘫上肢功能测试-香港版(FTHUE-HK)、上肢Fugl-Meyer评分(FMA)及改良的Barthel指数(MBI)对患者上肢功能及日常生活活动能力进行评定。结果治疗后,2组患者的FTHUE-HK、上肢FMA和MBI评分[观察组(4.56±1.05)、(40.16±5.18)和(62.16±12.62)分;对照组(3.93±1.06)、(37.42±4.09)和(56.06±9.28)分]均较组内治疗前[观察组(2.63±1.84)、(29.38±5.21)和(45.16±12.41)分;对照组(2.71±1.01)、(30.48±4.35)和(43.71±10.79)分]明显改善(P功能,提高日常生活活动能力。

关键词：脑卒中功能性电刺激重复经颅磁刺激上肢运动功能

基于功能性电刺激的上肢康复系统条件反馈控制

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控制理论与应用 2022年第6期39卷 1079-1087页

作者：吴振龙霍本岩秦云辉刘艳红李东海郑州大学电气工程学院河南郑州450001 清华大学电力系统国家重点实验室北京100084

功能性电刺激是脑卒中患者有效的康复方法,然而上肢肌肉的动态模型存在着强非线性、多源扰动、模型不精确和参数变化大等控制难点.为提高基于功能性电刺激的上肢康复系统的跟踪速度和扰动抑制能力,本文提出了一种基于条件反馈的比例–... 详细信息

功能性电刺激是脑卒中患者有效的康复方法,然而上肢肌肉的动态模型存在着强非线性、多源扰动、模型不精确和参数变化大等控制难点.为提高基于功能性电刺激的上肢康复系统的跟踪速度和扰动抑制能力,本文提出了一种基于条件反馈的比例–积分控制策略,条件反馈的设计用于提高系统的跟踪性能,通过比例–积分控制器抑制外部扰动与模型不确定性.通过单一变量法分析了控制器参数对控制效果的影响,提出了一种简单、实用的参数整定规则.基于Hammerstein肌骨系统模型,通过仿真验证了所提方法在保证闭环系统鲁棒性的前提下,与常规的比例–积分控制器相比在跟踪和扰动抑制性能方面的优势.最后,基于搭建的上肢康复系统控制平台,对不同实验者在不同目标输出力下进行对比实验,实验结果表明本文所提基于条件反馈的比例–积分控制策略的平均峰值量占比为9.22%,而对比控制策略的平均峰值量占比为17.80%,所提控制策略的平均单位误差绝对值积分指标是对比控制策略平均单位误差绝对值积分指标的70.43%,验证了本文所设计的控制策略在保证闭环系统鲁棒性的前提下具有更好的跟踪效果.

关键词：功能性电刺激上肢康复系统条件反馈控制比例–积分鲁棒性

功能性电刺激辅助步行时脑卒中偏瘫患者的脑激活模式

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中华物理医学与康复杂志 2022年第9期44卷 774-778页

作者：何晓阔雷蕾余果沈德旺林馨陈善佳厦门市第五医院康复医学科厦门361100 厦门大学附属第一医院厦门361002

目的采用功能性近红外光谱技术(fNIRS)实时监测脑卒中偏瘫患者在功能性电刺激辅助其步行时的脑激活特点。方法招募右侧偏瘫的脑卒中患者8例,平均年龄(44.41±7.23)岁,采用自身对照方法,在跑台上以2 km/h的速度完成单纯步行和FES辅助步... 详细信息

目的采用功能性近红外光谱技术(fNIRS)实时监测脑卒中偏瘫患者在功能性电刺激辅助其步行时的脑激活特点。方法招募右侧偏瘫的脑卒中患者8例,平均年龄(44.41±7.23)岁,采用自身对照方法,在跑台上以2 km/h的速度完成单纯步行和FES辅助步行任务各1次,同时进行实时fNIRS脑功能信号采集。在Matlab环境下,采用NIRS-SPM工具包计算受试者在完成单纯步行和FES辅助步行时不同脑区的携氧血红蛋白浓度变化,通过一般线性模型整合任务效应,采用SPSS 20.0版统计学软件对beta值进行单样本或配对样本t检验,输出具有显著性差异的激活热点图。结果偏瘫患者在完成单纯步行任务时被激活的通道有ch8、ch10、ch11、ch13、ch14、ch15、ch16、ch17、ch18、ch19、ch20、ch23、ch24、ch25、ch26、ch27、ch28、ch30、ch32、ch33、ch34、ch35、ch36、ch37;在FES辅助步行时被显著激活的通道有ch8、ch9、ch10、ch11、ch13、ch14、ch15、ch16、ch17、ch18、ch19、ch20、ch22、ch23、ch24、ch25、ch26、ch27、ch28、ch30、ch31、ch32、ch33、ch34、ch35、ch36、ch37。该结果提示,单纯步行任务和FES辅助步行时共同激活的脑区均以健侧半球M1区激活为主,患侧半球M1和SMA、PMC、S1区激活为辅。比较不同步行任务下差异激活的脑区,输出存在显著差异的通道有ch9、ch24、ch27、ch32、ch33,该结果提示,相比单纯步行任务,FES辅助步行可额外增强健侧S1、患侧SMA和PMC的激活水平。结论脑卒中后偏瘫患者在单纯步行或FES辅助步行任务时均表现为双侧M1区的不对称性激活模式,而FES可显著增强患侧PMC和SMA区的代偿性激活模式,即FES辅助步行对偏瘫患者存在脑激活效应。

关键词：脑卒中偏瘫患者脑激活模式功能性近红外光谱技术功能性电刺激

功能性电刺激在步态功能恢复中的技术进展（英文）

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仪器仪表学报 2017年第6期38卷 1319-1334页

作者：孟琳 Bernd Porr Henrik Gollee 思克莱德大学生物医学工程系格拉斯哥大学生物医学工程系

回顾了近几十年功能性电刺激在步态恢复中的技术进展。功能性电刺激干预的目的是对运动障碍(例如中风、脊髓损伤、多发性硬化症及其他)的人群进行功能性地步态恢复与康复治疗。近几年由于微纳米电子科技的快速发展,此项技术已被广泛应... 详细信息

回顾了近几十年功能性电刺激在步态恢复中的技术进展。功能性电刺激干预的目的是对运动障碍(例如中风、脊髓损伤、多发性硬化症及其他)的人群进行功能性地步态恢复与康复治疗。近几年由于微纳米电子科技的快速发展,此项技术已被广泛应用到实际当中。综述涵盖了在学术界研究开发和目前市场上可用的神经假肢,并对这些系统进行了深入地分析与讨论。尤其强调了传感技术和控制策略在系统中的应用,展望了该研究领域的发展前景,并提出结合功能性电刺激与机械外骨骼作为一项新兴方法来解决目前基于功能性电刺激的神经假肢研究中的困难问题。

关键词：功能性电刺激神经假体步态恢复闭环控制混合型外骨骼

功能性电刺激改善脑性瘫痪儿童下肢及躯干功能的Meta分析

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中国康复理论与实践 2021年第4期27卷 420-428页

作者：汪乐徐林胡传宇张厚君徐杰赵毅任敬佩曾杰于睿钦穆晓红北京中医药大学东直门医院北京市100700

目的评估功能性电刺激(FES)治疗脑瘫的有效性及长期疗效。方法检索PubMed、Embase、Web of Science、Cochrane Library、中国生物医学文献数据库(CBM)、CNKI、万方数据库、维普有关FES治疗脑瘫儿童的随机对照试验,检索时限从建库至2020... 详细信息

目的评估功能性电刺激(FES)治疗脑瘫的有效性及长期疗效。方法检索PubMed、Embase、Web of Science、Cochrane Library、中国生物医学文献数据库(CBM)、CNKI、万方数据库、维普有关FES治疗脑瘫儿童的随机对照试验,检索时限从建库至2020年3月26日。至少2名评价员独立提取数据,采用Cochrane 5.1.0偏倚风险评估工具对纳入研究的质量进行评估,数据分析采用Review Manager 5.3软件。结果最终纳入11篇文献,共计513例患儿。FES组在粗大运动功能测试88项(GMFM-88) D、E区评分(MD=8.14, 95%CI 6.26~10.02, P 性差异(MD=0.04, 95%CI-0.30~0.37, P=0.84)。结论 FES能够改善脑瘫儿童下肢、躯干功能,但解除肌肉痉挛的长期疗效不显著。

关键词：脑性瘫痪功能性电刺激下肢功能长期疗效 Meta分析