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肌电假手控制系统研究-肌电控制上肢假肢

2017-04-12     来源:本站     点击次数:3415

肌电控制假手(Myoelectric Controlled ArtificialHand)是利用肌电作为控制信号的新型动力假手,它是一种生物电控制的典型的“人一机系统。”

  

1948年德慕尼黑大学制成第一个用肌电控制的假肢,以后从1953年开始到1962年,苏联用肌肉电位控制的实用假手获得初次研制成。后来,肌电控制假手在美、西德、日本、英、加拿大、南斯拉夫、意大利、奥地利等都得到发展。我从60年代起,也开始了肌电控制假手的研究作。在夕},1971年肌电控制假手开始成为商品。

正常人手的动作控制是按照人的意志,首先引起大脑皮层运动区或有关位神经元的兴奋,然后以脉冲的方式将兴奋传导至脑干以至脊髓,到达运动神经末梢并支配肌肉,后肌肉就按意志产生收缩并使手动作。残肢者由于控制信号在残端中断,因而需要设法向假手传递送到残端为止的信号,并通过假手动作的反馈信号调节假手动作使它确化。肌电控制假手的作用原理,就是利用残肢者已失去的效应器(手)的残端肌肉上检出的尽管微弱但却能反映人的运动意志的肌电位变化,作为控制假手动作的控制信号,控制假手动作,从而代替人躯体上失去的效应器(手)。

肌电信息的产生骨骼肌有两大特点:

(1)收缩做;

(2)其运动受意识控制和神经支配。这就为肌电信息用来作为控制信号提供了有利的条件。正常骨骼肌的随意收缩来自大脑皮层的兴奋,它是靠神经系统传导的。由于神经纤维和肌原纤维第一章绪论是两种完不同的组织,其间并无直接的细胞质(或原生质)联系。为了实现兴奋由运动神经向肌肉传递,就须通过神经末梢及其支配的运动终板进行信息的传递。一般认为,终板处神经冲动的传递是借化学物质即乙酰胆碱(Ach)实现的。当冲动传到神经末梢时,其中的突触小泡释放出乙酰胆碱经扩散,透过接头前膜,进入突触槽,从而使接头后膜通透性增高,去化引起肌肉动作电位,并很快扩散到整个肌纤维表面,影响运动系统,引起肌肉收缩。其过程可以用下列框图来说明:

肌电信息产生框图肌电信息与肌肉收缩的关系可以概述如下:由中枢神经系统发出传向运动神经末梢分支的动作电位,传递着驱使肌肉收缩的信息。由于神经末梢分支的电流太小,常不足以直接兴奋大的多的肌纤维,但是通过神经肌肉接头处的特殊终板的类似放大作用(当神经冲动传到终板时,释放一些乙酰胆碱,增加膜对各种离子的通透性而有效地使细胞膜去化),这样就发一个动作电位沿着肌纤维而传播,在动作电位的激发下随之产生一次肌肉收缩。这种兴奋和收缩之间的联结是通过肌纤维内几种特殊的传导系统实现的。

因此,我们可以明确以下概念:

(1)动作电位不是肌肉收缩的表现,而是发动肌肉收缩机制的重要分;

(2)由于肌电信号只与给与肌肉的令成比例,因此肌肉实际上不需要产生力,但作的肌肉仍然是发放肌电的适当源泉。实践还告诉我们,肌肉活动经过训练,肌电的发生在一定条件下是可以改善和康复的。这对康复程领域为残肢者尽可能利用残端肌肉发放的肌电、实现对肌电假手的控制,创了更有利的条件。

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