脊髓硬膜外电刺激系统的设计与实验研究

目的：设计并研制适用于动物实验的脊髓硬膜外电刺激（ESCS）系统进行测定,为其进一步脊髓损伤（SCI）动物实验研究中的应用提供设备基础及参考参数。方法：健康SD大鼠6只,将设计并研制的ESCE电极置于其椎管内的不同节段,用针极肌电刺激脊髓后肢的肌电活动,以确定最佳刺激部位和参数值;ESCS电极植入1周后开始每天1次ESCS,10 min。并观察大鼠的体重和行为学改变,共56 d。结果：ESCS的最有效部位为脊髓L2节段,刺激强度（100±10）mV,波宽200μs,频率20 Hz。大鼠在植入电极14 d后神经行为学（BBB评分）与术前比较差异无显著性意义;在术后14～21 d动物体重恢复至术前水平;实验过程中大鼠无不良反应。结论：研制的ESCE系统能满足临床进一步研究的需要,通过植入实验对其参数进行测定,其良好的人机接口提供方便可靠的操作方式,为ESCE机制的深入研究提供良好的实验仪器。

基于MATLAB上肢康复机械臂鲁棒控制研究

以穿戴上肢康复机械臂(RUPERT)的人体手臂为研究对象,对被控对象建立数学模型,推导鲁棒控制器,基于sim Mechanics建立仿真模型,实现上肢康复机械臂鲁棒控制系统。考虑到上肢康复机械臂是辅助上肢偏瘫患者进行康复训练并最大限度地诱发患肢的主动作用,控制器中加入上肢偏瘫患者的主动作用,在MATLAB/Simulink的环境下运行。仿真结果表明,控制器能适应各种损伤程度的患者,在存在信号传输时延时,仍能保持响应速度和精度,具有很强的鲁棒性和自适应性。

手功能康复机器人的鲁棒控制研究

以手功能康复机器人为研究对象,对被控对象建立数学模型,推导鲁棒控制器,基于simMe-chanics建立仿真模型,实现手功能康复机器人的鲁棒控制系统。考虑到手功能康复机器人是帮助偏瘫患者进行康复训练并最大限度地诱发患肢的主动作用,控制器中加入偏瘫患者的主动作用函数。控制系统在MATLAB/Simulink的环境下仿真,结果表明所设计的鲁棒控制器能适应不同程度的偏瘫患者,具有较佳的动态特性和很强的鲁棒性能。

硬膜外脊髓电刺激结合减重跑台训练对脊髓损伤大鼠运动功能的影响

目的探讨硬膜外脊髓电刺激（ESCS）结合减重跑台训练对脊髓损伤大鼠运动功能的影响。方法共选取成年雌性SD大鼠24只，采用改良Allen打击法将其制作成T8～9。脊髓损伤模型，将造模成功大鼠随机分为脊髓损伤组（简称模型组，术后未给予特殊处理）、硬膜外电刺激组（简称电刺激组，术后给予硬膜外电刺激）、减重跑台治疗组（简称减重运动组，术后给予减重运动训练）和减重跑台训练结合硬膜外电刺激组（简称治疗组，术后给予减重运动训练及硬膜外电刺激）。于术前及术后采用神经行为学评分（BBB评分）对各组实验大鼠运动功能恢复情况进行评定，并于术后8周时取各组大鼠脊髓损伤节段进行神经丝蛋白（NF200）免疫组化染色分析。结果减重运动组和治疗组大鼠神经行为学评分（BBB评分）和NF200染色光密度值均显著高于模型组及电刺激组水平（P〈0．05）；治疗组大鼠BBB评分显著高于减重运动组（P〈0．05），但治疗组和减重运动组NF200免疫组化染色结果间差异无统计学意义（P〉0．05）。结论ESCS及减重运动训练均对不完全性脊髓损伤大鼠步行功能恢复具有促进作用，且两者联用具有协同功效，其治疗机制可能与刺激脊髓损伤下位中枢模式发生器神经元有关。