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1、,华南理工大学生命科学学院 余小兰博士、教授,生物反馈式电刺激助力训练技术 在神经康复中的应用,国家863项目,一、研究背景 二、关键应用技术 三、临床应用方案分析 四、未来发展与研究前景,重点内容,研究背景,肌电生物反馈：,肌电生物反馈疗法是生物反馈疗法中的一种 涉及物理医学、控制学、生理学、解剖学、心理学及康 复医学的边缘学科 它借助肌电接收设备记录自主收缩肌肉时的微弱电信号 通过视觉或听觉通路提供反馈信号，将人们意识不到的体内功能变化，转变为可以意识到的视听信号,研究背景,肌电生物反馈：,反馈信息是脑细胞控制肌肉的电信号，骨骼肌可以随意控制，肌电自身调节容易掌握 患者通过指导和自我训练，
2、学会控制自身不随意功能 所以容易学会而易被患者接受，是目前临床康复应用最成功的一种生物反馈疗法。,研究背景,肌电生物反馈应用范围,适用于神经、肌肉损伤性疾病的康复治疗，如脑卒中，脑外伤，小儿脑瘫，脊髓损伤，肌肉痉挛，周围神经损伤，肌肉萎缩等 适用于慢性、陈旧性、经其他方法治疗无法改善功能的患者 应用范围广泛,大脑中枢系统,SEMG采集器,SEMG提示 （多媒体方式）,患者自主（主动）反馈控制活动,肌电生物反馈闭环控制过程示意图,训练目标指引,达成康复目标,肌电生物反馈：,低频脉冲电流 通常刺激2组及以上肌肉 （简单功能只对1组肌肉） 根据设定的刺激控制程序工作，有ON/OFF两个状态 诱发或使
3、目标肌肉实现运动或模拟正常自主运动 所刺激的肌肉在解剖上和生理上具备完整的神经支配 和常规低频电刺激最大的区别： 功能指向，即刻产生的功能性活动，如腕伸、踝背曲等,助力训练技术：,亦称辅助主动运动，主要用于肌力l-2级水平患者 康复训练器对于肌力微弱和单侧肢体肌力的患者提供了辅助运动模式 通过智能电机发现患者残存肌力，并辅助残存肌力的肢体在智能电机的支持下完成主动运动 此功能不仅让患者得到主动的运动再学习，对其心理和生理的健康也有重要激励作用,反馈式电刺激助力训练技术,肌电生物反馈信息,控制功能电刺激输出,助力训练,患者参与 （主动） 训练,康复目标,国家“863计划”项目产品 反馈式电刺激助
4、力治疗仪,负责单位：复旦大学华山医院 研发单位：广州三甲公司,1、是一种综合的神经康复技术，实现运动疗法（主动）、物理因子疗法（电疗）的有机结合，为主被动助力训练，开辟一条新的思路和方法 2、克服了单一神经康复技术的局限（电疗、运动疗法等），更系统解决患者的功能障碍问题 3、 它包含的主要核心技术（有成熟临床理论支持）构成如下： （1）肌电生物反馈技术 （2）认知治疗技术 （3）运动再学习技术 （4）功能电刺激技术,仪器技术特点,传统运动疗法包括：主动运动、被动运动、助力运动、抗阻运动等 该仪器可实现以上运动形式： 主动运动+多媒体的训练情景指引，使训练更加有趣味 被动运动：电刺激 助力训练：
5、主动训练+触发电刺激助力 抗阻运动：功能电刺激中的对抗训练,仪器能代替传统的运动疗法吗？,传统的运动疗法注重治疗师的指引与参与（手法） 仪器更注重仪器与人的结合，将治疗师从更多的体力劳动中解放出来 二者结合更有助于患者回复,仪器能代替传统的运动疗法吗？,传统的物理治疗，重点在于各类物理因子的理化作用，针对性强，目的简单，解决局部体征效果明显。 该仪器更注重物理治疗与运动疗法的结合，其特点表现为： （1）强调系统康复干预，更注重整体功能的重建效果 （2）强调主被动结合，而不是单一被动的物理因子治疗 （3）强调对患者的康复目标指引，运动再学习 （4）强调多媒体技术，使康复更加趣味化，不再枯燥单调,
6、仪器与传统的物理治疗（电疗）相比,理解1： 你想动，我帮你动，最终目标是自己能动！ 理解2： 把复杂的动作进行简单生理学意义上的分 解，实现简单重复的强化训练 理解3： 把简单重复的训练交给仪器（技术），将复 杂的社会功能交给治疗师或患者,有通俗易懂的理解吗？,仪器关键应用技术,1、硬件基础与参照标准,肌电生物反馈：,肌电生物反馈仪,中华人民共和国医药行业标准,2、肌电反馈信息的描述方式,情景描述,声音描述,几种常见反馈方式的比较,提示灯：简单明了，容易理解，但表达的反馈信息有限 SEMG波形：最常用的方式，表达的信息丰富，便于定量分析，如疲劳分析、耐力分析等，但患者理解困难 SEMG矩状图：
7、简单明了及直观，数值量化，表达的信息也比较丰富，训练时患者易理解及配合,几种常见反馈方式的比较,情景描述：将反馈信号某些指标（由算法定义计算）与某种虚拟情景进行对照 相应作出动态描述（多媒体动画），以趣味性指引患者进行配合训练 声音描述：包括原始的SEMG声音及虚拟的提示音乐，将反馈信号某些指标与声音的大小、频率等进行对照 通过喇叭输出，很形象地对患者进行提示与指引,1、几个关键的参数 频率： 20Hz以下可产生间断收缩 30(40) Hz或以上可产生强直性收缩，助力训练中一般选择35Hz,功能电刺激：,脉宽： 100s 以下,感觉水平的刺激 100600s,运动水平的刺激， 助力训练中选择,
8、强度： 0-50mA (按常规神经肌肉电刺激的行业标准） 0-100mA (按肌电电生理的标准） 通断比: (ON/OFF) 刺激时间：休息时间 （要充分考虑肌肉疲劳问题与肌肉收缩力的大小影响） 波升与波降: （上升时间与下降时间）,手动触发器,电刺激与兴奋,电刺激与助力,刺激可以泛指细胞所处环境因素的任何改变；亦即各种能量形式的理化因素的改变，都可能对细胞构成刺激。 实验证明，由大脑皮层发出的主动控制指令，同样影响各相关细胞或组织的兴奋过程。 利用功能电刺激助力，就是将这两种影响进行叠加，共同完成的过程：,电刺激兴奋,主动运动控制,助力训练,阈值下刺激：无法产生动作电位，但起到“预热”的作用
9、 兴奋阈值：兴奋开始产生明显的动作电位 功能阈值：根据康复训练目标-功能位形成所需要的刺激强度,电刺激助力选择的强度范围往往在兴奋阈值与功能阈值之间,助力应用的类型,模式1：肌电触发阈值模式 选择训练主动肌一个的目标阈值（可人工设定，也可根据主动用力的大小自适应调节）,当患者主动肌表面肌电峰值（瞬态SEMG）超过目标阈值时，功能电刺激以奖励的方式输出，输出的刺激强度（强度及脉宽、频率）、持续时间、时间强度变化等，按功能阈值（预先测量并设置好）输出 帮助患者实现其“功能位”的训练，如“腕后伸、踝背曲”训练等。,腕后伸训练,踝背曲训练,刺激持续时间的长短，由触发柄人工操作而定（ON/OFF 两个状
10、态） 什么时刻需要触发，由触发柄人工操作决定。一般情况是患者作出最大努力而无法正常完成功能位时，才触发 触发过程可应鼓励患者用健侧自主控制（可激活更多的运动功能），可由陪护或治疗师协助控制,模式2：外触发模式 通过一个外触发按钮，对试图主动训练的主动肌完成触发功能电刺激的输出，辅助患者完成功能位的建立。,模式3：时间触发模式 当无法实现阈值触发，也没有外触发的情况下，可设置最长的主动“用力时间”，当实际患者用力时间超过设定最长用力时间时，系统将自动触发输出功能电刺激。 该触发模式通常适合软瘫期（或1级肌力以下）患者、不能理解训练目标或不主动配合用力的患者。,模式4：评估自适应模式 先对患者训练
11、的主动肌进行评估 包括自主运动的表面肌电曲线（通常6-10S）、纯被动电刺激功能位阈值确定、患者最大用力下维持功能位的刺激阈值（功能阈值）确定。,临床应用方案分析 -脑卒中患者康复,脑卒中主要障碍和问题点,1、 运动功能障碍 不要等待自然恢复，而要进行康复活动（包括早期合适的摆位）；可以使用神经易化技术、生物反馈技术；在通常的训练中增加功能性电刺激治疗。 2、 步行障碍 为改善步行能力，特别建议加大下肢的起立-坐下训练和步行训练；对偏瘫伴足内翻患者，建议穿着短下肢矫形器；使用肌电和关节的生物反馈治疗，可以改善步行；脑卒中伴有足下垂者，建议使用功能性电刺激。,脑卒中主要障碍和问题点,3、上肢功能
12、康复 建议实行反复练习的康复项目，并促进瘫痪上肢在日常生活中的使用；对中等瘫痪程度的肌肉，特别是为了增强背曲肌力，推荐使用功能电刺激。 4、痉挛的康复 高频度的经皮电刺激拮抗肌,5、偏瘫肩的康复 为了改善偏瘫肩关节的活动范围和半脱位，推荐使用功能性电刺激 6、吞咽障碍的康复 脑卒中患者首先要进行床边的摄食吞咽功能筛查评价，对怀疑有吞咽障碍者建议进行吞咽造影及在内镜下吞咽功能的评价等详细检查，以确立摄食程序，减少因误咽而引起的肺炎等风险 颈部电刺激有改善吞咽功能的效果，特别是边进食训练边刺激效果更佳。 7、排尿障碍的康复 低频电刺激括约肌能有效改善排尿障碍,方案制订的参考原则,注重神经功能康复，
13、尤其是偏瘫肢体康复 强调主动训练与助力辅助训练的结合，实现神经功能有效的重建 神经康复从床边急性期开始，可利用便携式康复设备深入临床进行神经康复早期或超早期治疗及训练,方案实施的要领与技巧,1、最典型的患者：意识清醒、肌力1级及以上，理解训练目的，配合治疗过程 2、多通道、多治疗模式的组合：,通道1,通道2,实现训练目标,组合康复训练模式： 1、上、下肢体运动训练的组合 2、不同体征的组合（运动、感觉） 3、不同肌群的组合（主动肌、协同肌等） 4、物理治疗+助力训练的组合： 脑循环、TENS、失神经、吞咽、尿失禁等物理治疗处方模式 与助力训练的组合 5、疗程中不同治疗模式的时间组合,依据作用机
14、理,1、神经生理学 2、神经发育学 神经功能重建基础 3、脑可塑性理论,采用成熟的临床康复技术,1、肌电生物反馈技术 2、认知治疗技术 3、运动再学习技术 4、功能电刺激技术 5、脑循环治疗技术,1、PBF（正反馈模式） -适合运动功能重建、抗痉挛训练,上肢常用训练部位,下肢常用训练部位,2、NBF（负反馈模式） -适合主动训练、抗阻训练及表面肌电定量评估,多媒体生物反馈训练=游戏,肌力提高、耐力、精准、协调、平衡、痉挛松弛训练,3、ESFN（脑循环模式） -适合改善脑循环功能、促进脑保护物理治疗,当前最流行的神经系统疾病物理治疗技术,1、激活脑细胞的功能活动 2、激活中枢神经源性神经保护机制
15、，对局灶性脑缺血有神经保护作用 3、改善认知水平 4、防治偏头痛、眩晕 5、改善脑卒中患者的心脏自主神经功能紊乱,4、TENS（经皮电刺激模式） -适合感觉型障碍、物理因子低频电刺激,TENS临床治疗作用,1、缓解疼痛 2、改善或促进瘫痪肌肉的功能恢复 3、预防或延缓肌肉的废用性萎缩 4、维持或增加关节活动范围 5、增加局部的血液循环 6、肌肉功能的再训练 7、预防下肢手术后深静脉血栓形成,1、治疗通道更多，组合更丰富，能满足更复杂、全面的功能训练 2、辅助的配套设施更加完善、人性化功率单车、直立床、站立架、功能网架等的配合 3、与康复机器人的合作 4、与其他物理治疗的组合 5、掌中式设计，更加个体化使用,未来发展与研究前景,谢谢！,
