Funkcionális elektromos stimuláció Radu Breahnă, Irina Turtureanu
FUNKCIÓS ELEKTROMOS STIMULÁCIÓ
(Tudományos vezető: S. Lozovanu, egyetemi docens, V. Ojog, egyetemi adjunktus)
Humán Élettani és Biofizikai Tanszék (vezető-V. Vovc egyetemi tanár)
Ez a cikk a funkcionális elektromos stimulációra összpontosít, egy olyan technikára, amely elektromos áramot használ
ingerek az idegrendszer megfosztott szerveinek normális aktivitásának helyreállításához. A koncepció
magát a származását, történetét, jelenlegi alkalmazását és jövőjét bemutató információkkal együtt írják le
fejlődés. A cikk bemutatja a szerzők által kifejlesztett FES eszközt és a
tesztelésének kísérleti eredményei.
Ez a cikk a funkcionális elektromos stimulációval foglalkozik, amely ingereket használ
a szervek aktivitásának idegellenőrzés nélküli helyreállításához. A koncepció le van írva
eredetét, korábbi referenciaadatait, jelenlegi és jövőbeni alkalmazását. Ugyanakkor az is
bemutatta a szerzők által készített SEF eszköz tervét és kísérleti tesztjeinek eredményeit.
Funkcionális elektromos stimuláció (SEF)- vagy a funkcionális elektrostimuláció a
technika, amely elektromos árammal gerjeszti az érintett végtagok idegeit
bénulás a gerincvelő sérülése, fejfájás, agyi ischaemia és egyéb állapotok miatt
neurológiai. SEF elsősorban az emberek működésének helyreállítására szolgál
fogyatékosságok. Néha úgy is hívják Neuromuszkuláris elektromos stimuláció (SENM).
SEF eredetileg a Funkcionális elektroterápia, javasolt kifejezés
of Liberson [1]. Csak 1967-ben volt a név Funkcionális elektromos stimuláció, fogalom
Moe és Post által használt szabadalomban „A nélkülözött izom elektromos stimulálása
idegszabályozás az izomösszehúzódás és a funkcionális mozgás biztosítása érdekében
és hasznos ”. Az első kereskedelmi eszköz SEF kezelje a láb gyenge dorsiflexióját
járás, a peroneális ideg stimulálásával. Liberson jelentős javulásról számolt be
az ilyen típusú neuroprotézist tesztelő hemiplegikus betegek lefolyása. Az ötletet átvették és
más kutatóközpontok (Egyetemi Rehabilitációs Intézet - Ljubljana, Rancho Los
Barátok, Downey, USA, stb.) [2,3]. Szigorú kutatások zajlottak le, amelyek többfélével zárultak
a neuroprotézisek prototípusai. Sajnos kevesen lépték túl a kutatás színpadát és jutottak el
klinikák a betegek jelenlegi kezelésére.
A funkcionális elektromos stimuláció célja az izomcsoportok aktiválásának koordinálása
hogy az ebből eredő alsó vagy felső végtag mozgása
megfelel a normál önkéntesnek.
Azok a betegek, akik részesülhetnek a funkcionális elektromos stimuláción alapuló kezelésekből:
Agyvérzésben szenvedő betegek (az első 6 hónap meghatározó a
Szklerózis multiplexben szenvedő betegek (javítja a mozgás minőségét)
Parkinson-betegek (a járás minősége jelentősen javul)
Bénult betegek (fenntartó gyakorlatok) [4,5].
Az elektromos stimulációt a bőr felületére helyezett vagy beültetett elektródákkal hajtják végre.
Felületi elektródák könnyebben alkalmazhatók, de vezetőképességi problémákat okoznak
elektromos és izomszelektivitás. Ezenkívül a bőrrel való mozgás a
a funkcionális mozgás során csökkent izom-összehúzódás [6].
Beültetett elektródák fáradságosabb szerelési műveletet igényel, fertőzésekhez vezethet, de
ha egyszer a motorideg közelébe helyezzük, az jobb szelektivitást és az izmok aktiválását teszi lehetővé
érintett. A mikroelektronika területén a legújabb fejlemények lehetővé tették az elektródák gyártását
Az elektromos stimulációt téglalap alakú áramimpulzusokkal hajtják végre. Ban,-ben
az intakt motoros idegsejtű, felszíni elektródákkal stimulált izmok esetében a jel
az elektromos téglalap alakú impulzusok vonata, amelynek frekvenciája 20 Hz - 40 Hz között van
és az impulzus időtartama 5 µs és 350 µs között van, az intenzitás 20 mA és 100 mA között van [5].
Beültetett elektródákkal végzett elektromos stimuláció esetén maximális izomkontrakció érhető el
a téglalap alakú impulzus körülbelül 20 mA értékű és 200 µs időtartamú értékeihez [7].
A denervált izmok elektromos ingert igényelnek, a téglalap alakú impulzus időtartama a nagyságrendű
150 ms, a kontrakció elérése érdekében.
A neuroprotézisek területén végzett kutatások a következő alkalmazásokat eredményezték:
Neuroprotézisek a vizelés és a székletürítés ellenőrzésére
A karokba beültetett protézisek a megragadási funkció ellenőrzésére
Kiegészítő neuroprotézisek az átviteli funkciókban kerekesszék-WC, ülő-ágy
Gyalogos neuroprotézisek stb. [8-13].
A "Free Hand" nevű beültetett rendszer jelentősen javítja a készségeket
a kéz funkcionális használata gerincvelő sérüléssel járó tetraplegikus betegeknél
Körülbelül 150 beteg él világszerte, akik részesülnek a beültetéséből
rendszer. Azonban kevés neuroprotézist integrálnak a szokásos klinikai kezelésbe.
A számítástechnika tudományos fejlődése és gyors fejlődése az elmúlt 10 évben ahhoz vezetett
egyszerű és hozzáférhető, komplex funkciók ellátására alkalmas platformok megjelenése
lehetetlen vagy nehéz az előző évtizedekben.
A funkcionális elektromos stimuláció fogalmának bemutatására szolgáló eszköz kifejlesztése
Az adott módszer hatékonyságának és hozzáférhetőségének bemutatása a fiziológiai funkciók modulálásában
készülékek SEF két lényeges összetevője van: a serkentő és a vezérlő
A stimulátor az elektromos impulzusok forrása, amelyekhez elektródák kapcsolódnak, amelyek aztán
helyezze be a megfelelő szervbe.
A vezérlő analóg a számítógéppel (számítógéppel). Szerepe a munka irányítása
pacemaker. Programozható különféle elektromos inger algoritmusok kiváltására
előre definiált, vagy beállítható az információ beolvasására egy eszközről (távirányító)
és a felhasználói parancsoknak megfelelően járjon el.
pacemaker A felhasználást négy csoport egyidejű irányítása céljából tervezték
izom. Így négy elektródpárja van, amelyek mindegyike egy irányított áramkörhöz csatlakozik
egy tranzisztor. Az összes áramkör ugyanazon a kártyán van összeállítva, kapcsolóval és forrással rendelkezik
közös tápegység (9V). A feszültségszabályozáshoz potenciométer van csatlakoztatva az stimulátorhoz
és az opcionális munka során egy multimétert csatlakoztatnak a bemenet feszültségének megjelenítésére
Rozsdamentes acél tűk, amelyek szigetelt rézhuzalokkal vannak összekapcsolva az stimulátorral.
Mikrovezérlő használt hívják Arduino, 2005-ben hozta létre a Design Institute
Interaktív az olaszországi Ivrea városban annak érdekében, hogy a hallgatók lehetőséget kapjanak további munkára
Az Arduino környezet a Java nyelvre épülő hibrid platform, amely a
kódszerkesztő, fordító és adatátviteli modul a vezérlőhöz. -Ban hozták létre
a Wiring projekt körül, amelyet 2003-ban kezdett el Hernando Barragan és művészeknek szántak,
tervezők, hallgatók és mindazok, akik szenvedélyesek az interaktív eszközök létrehozásában.
A kísérletek során a vezérlőt úgy programozták, hogy kommunikáljon a stimulátorral, aktiválva vagy
minden elektródapár letiltása a program által meghatározott sorrendben. Mert
a programozó vezérlő az USB interfészen keresztül csatlakozik a számítógéphez.
Stimulációs paraméterek
Az ingerlési paramétereket az izmok összehúzódásával kapcsolatos kutatási eredményekből nyertük
béka, az amerikai Northwestern University mechatronikai laboratóriumában adták elő.