生物反馈性电刺激助力训练技术在神经康复中的应用

1、华南理工大学生命科学学院华南理工大学生命科学学院余小兰博士、教授余小兰博士、教授 生物反馈式电刺激助力训练技术生物反馈式电刺激助力训练技术 在神经康复中的应用在神经康复中的应用 国家863项目 一、研究背景一、研究背景 二、关键应用技术二、关键应用技术 三、临床应用方案分析三、临床应用方案分析 四、未来发展与研究前景四、未来发展与研究前景重点内容重点内容研究背景研究背景肌电生物反馈：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 复医学的边缘学科复医学的边

2、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体内功能变化，转变为可以意识到的视听信号研究背景研究背景肌电生物反馈：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控制，肌电自身调节容易掌握 患者通过指导和自我训练，学会控制自身不随意功能患者通过指导和自我训练，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

3、临床康复应用最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。成功的一种生物反馈疗法。研究背景研究背景肌电生物反馈应用范围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适用于慢性、陈旧性、经其他方法治疗无法改善功能的患者善功能的患者应用范围广泛应用范围广泛大脑中枢系统大脑中枢系统semg采集器采集器semg提示提示（多媒体方式）（多媒体方

4、式）患者自主（主患者自主（主动）反馈控制动）反馈控制活动活动肌电生物反馈肌电生物反馈闭环控制闭环控制过程示意图过程示意图训练目标指引训练目标指引达成康复目标肌电生物反馈：肌电生物反馈：n低频脉冲电流低频脉冲电流n通常刺激通常刺激2组及以上肌肉组及以上肌肉 （简单功能只对（简单功能只对1组肌肉）组肌肉）n根据设定的刺激控制程序工作，有根据设定的刺激控制程序工作，有on/off两个状态两个状态n诱发或使目标肌肉实现运动或模拟正常自主运动诱发或使目标肌肉实现运动或模拟正常自主运动n所刺激的肌肉在解剖上和生理上具备完整的神经支配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

5、：和常规低频电刺激最大的区别： 功能指向，功能指向，即刻产生的功能性活动，如腕伸、踝背曲等即刻产生的功能性活动，如腕伸、踝背曲等助力训练技术：助力训练技术：亦称亦称辅助主动运动辅助主动运动，主要用于肌力，主要用于肌力l-2级水平患者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，对其心理和此功能不仅让患者得到主动的运动

6、再学习，对其心理和生理的健康也有重要激励作用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反馈式电刺激助力训练技术肌电生物反馈信息肌电生物反馈信息控制功能电刺激输出控制功能电刺激输出助力训练助力训练患者参与患者参与（主动）（主动）训练训练康复目标康复目标 国家国家“863计划计划”项目产项目产品品 反馈式电刺激助力治疗仪反馈式电刺激助力治疗仪负责单位：复旦大学华山医院负责单位：复旦大学华山医院研发单位：广州三甲公司研发单位：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、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

7、被动助力训练，开辟一条新的思路和方法疗）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、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：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）肌电生物反馈技术 （2）认知治疗技术）认知治疗技术 （3）运动再学习技术）运动再学习技术 （4）功能电刺激技术）功能电刺激技术 仪器技术特点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

8、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：该仪器可实现以上运动形式：主动运动主动运动+ +多媒体的训练情景指引，使训练更加有趣味多媒体的训练情景指引，使训练更加有趣味被动运动：电刺激被动运动：电刺激助力训练：主动训练助力训练：主动训练+ +触发电刺激助力触发电刺激助力抗阻运动：功能电刺激中的对抗训练抗阻运动：功能电刺激中的对抗训练 仪器能代替传统的运动疗法吗？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）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仪器更注重仪器与人的结合，将治疗师从

9、更多的体力劳动中解放出来力劳动中解放出来二者结合更有助于患者回复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？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。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：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）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）强调主被动结合，而不是单一被

10、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）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）强调多媒体技术，使康复更加趣味化，不再枯燥单调 仪器与传统的物理治疗（电疗）相比仪器与传统的物理治疗（电疗）相比理解理解1： 你想动，我帮你动，最终目标是自己能动！你想动，我帮你动，最终目标是自己能动！理解理解2： 把复杂的动作进行简单生理学意义上的分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解，实现简单重复的强化训练理解理解3： 把简单重复的训练交给仪器（技术），将复把简单重复的训练交给仪器（技术），将复 杂的社会功能交给

11、治疗师或患者杂的社会功能交给治疗师或患者有通俗易懂的理解吗？有通俗易懂的理解吗？仪器关键应用技术仪器关键应用技术1、硬件基础与参照标准、硬件基础与参照标准肌电生物反馈：肌电生物反馈仪肌电生物反馈仪中华人民共和国医药行业标准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、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几种常见反馈方式的比较提示灯：提示灯：简单明了，容易理解，但表达的反馈信简单明了，容易理解，但表达的反馈信息有限息有限semg波形：波形：最常用的方式，表达的信息丰富，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，但患便于定量分析，如疲劳分析

12、、耐力分析等，但患者理解困难者理解困难semg矩状图：矩状图：简单明了及直观，数值量化，表简单明了及直观，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几种常见反馈方式的比较情景描述：情景描述：将反馈信号某些指标（由算法定义计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引患者进行配合训练声音描述：声音描述：包括包括原始的原始的semg声音声音及虚拟的提示及虚拟的提示音乐，将反馈信号某

13、些指标与声音的大小、频率音乐，将反馈信号某些指标与声音的大小、频率等进行对照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、几个关键的参数 频率：频率：20hz20hz以下可产生间断收缩以下可产生间断收缩30(40) hz30(40) hz或以上可产生强直性收缩，助力训练中一般或以上可产生强直性收缩，助力训练中一般选择选择35hz35hz功能电刺激：功能电刺激： 100s 以下以下,感觉水平的刺激感觉水平的刺激 100600s,运动水平的刺激，运动水平的刺激， 强度：强度： 0-50ma (按常规神经肌肉电刺激的行业标准）按常规

14、神经肌肉电刺激的行业标准） 0-100ma (按肌电电生理的标准）按肌电电生理的标准）通断比通断比: (on/off) 刺激时间：休息时间刺激时间：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）（要充分考虑肌肉疲劳问题与肌肉收缩力的大小影响）波升与波降波升与波降: （上升时间与下降时间）（上升时间与下降时间） 手动触发器手动触发器电刺激与兴奋电刺激与兴奋电刺激与助力电刺激与助力 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。理化因素的改变，都可能对细胞构成刺激。实验证明，由大

15、脑皮层发出的主动控制指令，同样影响各相关细胞或实验证明，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。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：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：电刺激兴奋电刺激兴奋主动运动控制主动运动控制助力训练助力训练阈值下刺激：无法产生动作电位，但起到阈值下刺激：无法产生动作电位，但起到“预热预热”的作用的作用兴奋阈值：兴奋开始产生明显的动作电位兴奋阈值：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阈值：根据康复训练目标-功能位形成所需要的刺激强度功能位形成所需要的刺激强度电刺

16、激助力选择的强度范围往往在电刺激助力选择的强度范围往往在兴奋阈值与功能阈值兴奋阈值与功能阈值之间之间助力应用的类型助力应用的类型模式模式1：肌电触发阈值模式：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）力的大小自适应调节） 当患者主动肌表面肌电峰值（瞬态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）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

17、（预先测量并设置好）输出续时间、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帮助患者实现其“功能位功能位”的训练，如的训练，如“腕后伸、踝背曲腕后伸、踝背曲”训练等。训练等。腕后伸训练腕后伸训练踝背曲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（刺激持续时间的长短，由触发柄人工操作而定（on/off 两个状态）两个状态） 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

18、能），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可由陪护或治疗师协助控制模式模式2：外触发模式：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。的输出，辅助患者完成功能位的建立。 模式模式3：时间触发模式：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，可设置最长的主动最长的主动“用力时间用力时间”，当实际患者用力时间超过设定，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

19、出功能电刺激。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（或该触发模式通常适合软瘫期（或1级肌力以下）患者、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。不能理解训练目标或不主动配合用力的患者。模式模式4 4：评估自适应模式：评估自适应模式 先对患者训练的主动肌进行评估先对患者训练的主动肌进行评估包括自主运动的表面肌电曲线（通常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）、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。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。临床应用方案分析临

20、床应用方案分析 -脑卒中患者康复脑卒中患者康复 脑卒中主要障碍和问题点脑卒中主要障碍和问题点 1 1、 运动功能障碍运动功能障碍 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。刺激治疗。2 2、 步行障碍步行障碍 为改善步行能力，特别建议加大下肢的起立为改善步行能力，特别建议加大下肢的起立-坐下训练和步行训练；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对偏

21、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。电刺激。 脑卒中主要障碍和问题点脑卒中主要障碍和问题点 3 3、上肢功能康复、上肢功能康复 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；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。刺激。 4 4、痉挛的康复、痉挛的康复 高频度的经皮电刺激高频度的经皮电刺

22、激拮抗肌拮抗肌 5 5、偏瘫肩的康复、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 6、吞咽障碍的康复、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，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。

23、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 7、排尿障碍的康复、排尿障碍的康复 低频电刺激括约肌能有效改善排尿障碍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方案制订的参考原则n注重神经功能康复，尤其是偏瘫肢体康复注重神经功能康复，尤其是偏瘫肢体康复n强调主动训练与助力辅助训练的强调主动训练与助力辅助训练的结合，实现神经功结合，实现神经功能有效的重建能有效的重建n神经康复从床边急性期开始，可利用便携式康复设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方案

24、实施的要领与技巧1、最典型的患者：意识清醒、肌力最典型的患者：意识清醒、肌力1级及以上，理解训练目的，配级及以上，理解训练目的，配合治疗过程合治疗过程2、多通道、多治疗模式的组合：、多通道、多治疗模式的组合：通道通道1 1通道通道2 2实现训练目标实现训练目标组合康复训练模式：组合康复训练模式：1、上、下肢体运动训练的组合、上、下肢体运动训练的组合2、不同体征的组合（运动、感觉）、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）、不同肌群的组合（主动肌、协同肌等）4、物理治疗、物理治疗+助力训练的组合：助力训练的组合： 脑循环、脑循环、tens、失神经、吞咽、尿失禁等物理治疗

25、处方模式、失神经、吞咽、尿失禁等物理治疗处方模式 与助力训练的组合与助力训练的组合5、疗程中不同治疗模式的时间组合、疗程中不同治疗模式的时间组合 依据作用机理依据作用机理 1、神经生理学、神经生理学2、神经发育学、神经发育学 神经功能重建基础神经功能重建基础3、脑可塑性理论、脑可塑性理论 采用成熟的临床康复技术采用成熟的临床康复技术1、肌电生物反馈技术、肌电生物反馈技术2、认知治疗技术、认知治疗技术3、运动再学习技术、运动再学习技术4、功能电刺激技术、功能电刺激技术5、脑循环治疗技术、脑循环治疗技术1、pbf（正反馈模式）（正反馈模式） -适合运动功能重建、抗痉挛训练适合运动功能重建、抗痉挛训练 上肢常用训练部位上肢常用训练部位 下肢常用训练部位下肢常用训练部位2、nbf（负反馈模式）（负反馈模式） -适合主动训练、抗阻训