БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФФОРМАТИКИ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

Кафедра ЭТТ

РЕФЕРАТ

На тему:

«Общие требования предъявляемые к стимуляторам мышц человека в многоканальная электростимуляция опорно-двигательного аппарата»

МИНСК, 2008

В случае биоуправляемой стимуляции опыт использования электрических сигналов для управления движением показывает, что выбор вида и параметров стимуляции должен базироваться на ряде показателей, которые могут быть объединены в три группы: 1) физиологические, характеризующие субъективное восприятие сигналов и влияние их на процессы в организме; 2) функциональные, характеризующие качество выполнения движения (сила сокращения, точность и объем движения); 3) технические (минимальное потребление энергии, возможность регулирования управляющего сигнала и т. д.). Сравнение различных видов стимулирующих сигналов с точки зрения их использования в системах управления движениями возможно только на основании предварительного выбора оптимальных параметров внутри одного вида по трем перечисленным выше показателям. С этой целью проанализированы различные параметры синусоидального стимулирующего сигнала и прямоугольных импульсов (одно- и двухполярные) и охарактеризованы их достоинства и недостатки при биоэлектрическом управлении движениями человека. В ходе исследования амплитудных и частотных характеристик некоторых электрических и механических параметров активности нервно-мышечных групп предплечья была изучена эффективность синусоидальных стимулирующих сигналов в диапазоне частот 100 Гц — 10 кГц (рис. 1).

Рисунок 1 – Блок-схема снятия амплитудных и частотных характеристик сокращений мышц предплечья.

Результаты исследований показали, что независимо от частоты стимула амплитудные характеристики мышечного напряжения (момент) в большим диапазоне усилий сохраняют приблизительно линейный характер (рис. 2). В околопороговой области наблюдается значительная нелинейность. Такая зависимость соответствует общеизвестным физиологическим данным, полученным на изолированных мышцах.

Рисунок 2 – Зависимость силы сокращения мышц предплечья от интенсивности стимуляции при частоте:1 — 500 Гц; 2 — 200 Гц: 3 — 5000 Гц

Характерную область «насыщения» при сверхмаксимальных раздражениях, когда дальнейшее увеличение интенсивности раздражения не приводит к увеличению ответной реакции, у большинства испытуемых получить не удалось из-за возникновения сильных болевых ощущений. Лишь у некоторых испытуемых в области 2—5 кГц можно было достигнуть насыщения, которое наступало при увеличении силы раздражения более чем в три раза относительно пороговой.

Аналогичные соотношения между стимулом и реакцией наблюдались при прямой внутримышечной стимуляции, когда при увеличении амплитуды раздражающего импульса разряд ЭМГ увеличивался и достигал максимума при величине стимула, превышающей пороговую втрое. Дальнейшее увеличение амплитуды стимула приводило к уменьшению амплитуды разряда .

Отношение силы раздражения, вызывающего болевую реакцию, к пороговой (у) на данной частоте (пределы комфортной зоны) характеризует диапазон интенсивностей, в котором можно изменить сигнал управления. Это отношение максимально в области 2—5 кГц к составляет 2,5—3. ............