本文關(guān)鍵詞：用于治療足下垂的功能性電刺激表面電極的仿真與優(yōu)化設(shè)計，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：功能性電刺激(Functional Electrical Stimulation, FES)是最新一種能夠使得功能衰退的肌肉重建達(dá)到治療和功能康復(fù)目的的方法,對于腦卒中引起的足下垂的治療有良好的康復(fù)效果。雖然經(jīng)皮表面電刺激具有無痛、無創(chuàng)傷、恢復(fù)效果好等優(yōu)勢,但仍舊存在刺激選擇性差和刺激效果不佳等問題。因此,基于FES的表面電極的研究具有重要的理論價值以及臨床應(yīng)用價值。本文首先對人體組織施加FES進(jìn)行了理論分析,詳細(xì)闡述了神經(jīng)元在外加電場作用下的響應(yīng)機(jī)制,從理論上探討了人體神經(jīng)組織在外加電刺激的作用下的電場分布。之后使用COMSOL Multiphysics在人體生理學(xué)的基礎(chǔ)上建立了人體腿部的簡化有限元仿真模型,分析了電刺激作用下人體組織的電場分布,并設(shè)立評價電刺激效果的指標(biāo),同時針對使用單個電極進(jìn)行電刺激時,刺激電極的形狀、面積以及電極間距等參數(shù)的變化對電刺激效果的影響進(jìn)行剖析,證明相同的刺激條件下電極的面積、間距對激活體積、激活深度和刺激選擇性的影響較大,而電極的形狀則影響不大。然后進(jìn)一步對陣列電極進(jìn)行建模,并探討陣列電極中單個觸點的設(shè)計以及相鄰觸點之間的距離對刺激效果的影響,從而選擇最優(yōu)的陣列電極設(shè)計。本文最后根據(jù)仿真結(jié)果設(shè)計了5×6的表面陣列電極并搭建系統(tǒng)實驗平臺,通過單通道和多通道組合的方式進(jìn)行FES,獲得了良好的實驗效果,進(jìn)一步驗證了課題所設(shè)計的電極應(yīng)用于臨床實踐的有效性。
【關(guān)鍵詞】：足下垂 FES 表面電極 有限元仿真 優(yōu)化
【學(xué)位授予單位】：深圳大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：R743.3;R681.8;TP391.9
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第1章 緒論8-15
• 1.1 課題背景及研究意義8-10
• 1.2 經(jīng)皮表面功能性電刺激以及表面電極的研究現(xiàn)狀10-12
• 1.3 功能性電刺激系統(tǒng)12-13
• 1.4 研究內(nèi)容及章節(jié)安排13-15
• 1.4.1 研究內(nèi)容13
• 1.4.2 章節(jié)安排13-15
• 第2章 基于功能性電刺激的表面電極仿真的理論基礎(chǔ)15-24
• 2.1 功能性電刺激相關(guān)電生理學(xué)簡介15-18
• 2.1.1 人體小腿解剖學(xué)原理15-16
• 2.1.2 神經(jīng)肌肉電活動的生理學(xué)基礎(chǔ)16-18
• 2.2 功能性電刺激的刺激參數(shù)18-19
• 2.3 功能性電刺激下組織內(nèi)電場分布分析19-23
• 2.3.1 組織內(nèi)電場分布理論分析19-21
• 2.3.2 神經(jīng)纖維激活函數(shù)21-23
• 2.4 本章小結(jié)23-24
• 第3章 使用單個電極進(jìn)行功能性電刺激的仿真研究24-41
• 3.1 有限元分析法及COMSOL MULTIPHYSICS仿真軟件簡介24-25
• 3.2 單個電極電刺激下組織內(nèi)電場分布有限元分析步驟25-31
• 3.2.1 仿真模型的建立25-28
• 3.2.2 材料參數(shù)的設(shè)定28-30
• 3.2.3 邊界條件的設(shè)定30
• 3.2.4 網(wǎng)格的劃分30-31
• 3.2.5 求解計算31
• 3.3 使用單個電極進(jìn)行電刺激下組織內(nèi)電場分布31-33
• 3.4 單電極刺激下不同參數(shù)配置的電極對電刺激的影響33-40
• 3.4.1 單個電極刺激下的電刺激效果評價指標(biāo)33-35
• 3.4.2 單個電極參數(shù)的設(shè)置35-36
• 3.4.3 仿真結(jié)果與分析36-40
• 3.5 本章小結(jié)40-41
• 第4章 使用陣列電極進(jìn)行功能性電刺激的仿真研究41-47
• 4.1 使用陣列電極進(jìn)行功能性電刺激的仿真研究41-43
• 4.2 陣列電極中電極觸點的配置對電刺激效果的影響43-46
• 4.2.1 神經(jīng)纖維激活函數(shù)曲線擬合43-44
• 4.2.2 刺激效果評價函數(shù)44-45
• 4.2.3 電極觸點的配置對電刺激聚焦性的影響45-46
• 4.3 本章小結(jié)46-47
• 第5章 基于功能性電刺激的表面陣列電極的設(shè)計與實現(xiàn)47-59
• 5.1 系統(tǒng)總體設(shè)計47
• 5.2 系統(tǒng)平臺的搭建47-52
• 5.2.1 系統(tǒng)硬件實現(xiàn)47-51
• 5.2.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計51-52
• 5.3 實驗設(shè)計52-54
• 5.4 實驗記錄結(jié)果與分析54-57
• 5.4.1 單個電極觸點實驗的結(jié)果記錄與分析54-56
• 5.4.2 組合電極觸點實驗的結(jié)果記錄與分析56-57
• 5.5 本章小結(jié)57-59
• 第6章 結(jié)論與展望59-61
• 6.1 工作總結(jié)59-60
• 6.2 研究展望60-61
• 參考文獻(xiàn)61-64
• 致謝64-65
• 攻讀碩士學(xué)位期間的研究成果65

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 吳運景;劉世文;藺勇;;腦卒中后足下垂的治療方法[J];吉林醫(yī)學(xué);2007年02期

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 溫惠中;基于神經(jīng)元模型的電刺激仿真研究[D];重慶大學(xué);2008年

  本文關(guān)鍵詞：用于治療足下垂的功能性電刺激表面電極的仿真與優(yōu)化設(shè)計，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：405247