《面向病理性震顫的生機電一體化輔助式抑震技術研究》是依託上海交通大學，由張定國擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：面向病理性震顫的生機電一體化輔助式抑震技術研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：張定國
- 依託單位：上海交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
病理性震顫治療的一種重要手段是輔助式抑震技術，目前主要包括機器人外骨骼和功能性電刺激，但這兩種方法各自有一些局限性，而且各自為戰，導致了目前輔助式抑震技術遠沒有走向臨床套用。本項目將融合這兩種技術,探索抑震技術的生機電一體化科學基礎，期望能實現上肢及手部多自由度的病理性震顫抑制。項目將從理論技術與科學實驗兩個方面開展研究。主要研究外骨骼與電刺激的協調控制機制，基於生機接口的多源信息處理技術，基於電極陣列的肌肉選擇性刺激方法,以及基於表面電刺激的神經阻斷技術。擬解決實時閉環抑震控制，不同類型驅動器（電機vs.肌肉）的協調控制，以及多目標肌肉的刺激選擇性三個關鍵問題。集成設計穿戴式的外骨骼、生機接口、電刺激模組，形成具有感測-控制-驅動的生機電一體化抑震演示系統，展示核心研究成果。同時開展基於轉化醫學的大範圍臨床測試與評估, 為輔助式抑制技術走向臨床套用打下基礎。
結題摘要
本項目針對病理性震顫的輔助式抑震技術開展了研究，包括機器人外骨骼和電刺激技術。主要研究內容包括：高頻電刺激的神經阻斷建模分析（仿真建模），病理性震顫的量化評估（信息處理），電刺激與外骨骼的融合控制（控制算法），生機電一體化穿戴式的外骨骼樣機（機電裝置、工程實驗），經顱電刺激抑制病理性震顫（醫學實驗）。重要的研究結果包括：（1）通過仿真實驗探尋了1KHz‐10KHz 高頻正弦電刺激的阻斷效果。發現了不僅刺激的頻率有影響，刺激強度的大小也會影響阻斷效果。（2）提出了一種能夠穩定量化震顫的患者姿勢，改善了震顫信號的量化區分性。在50多位震顫患者上進行了實驗測試，對帕金森震顫和原發性震顫的區分正確率96%，靈敏度92%。（3）基於磁流變液設計了半主動控制的腕部震顫抑制外骨骼，該樣機在健康人上的測試結果表明可以抑制90%的震顫幅度。基於直線電機，設計了剛性連桿以及柔性指套相結合的手部抑制震顫外骨骼，樣機已經完成。（4）完成了高密度陣列式電刺激系統的設計，改進了柔性電極，可以實現對手指的精確控制。項目完成了第一代樣機及電極的製備和穿戴式的系統設計。（5）探索了經顱電刺激技術對帕金森震顫的抑制作用，考察了四種不同刺激配置（偽刺激、陽極刺激、陰極刺激、雙側刺激），在15位帕金森患者上進行了實驗測試，發現雙側對稱的經顱直流電刺激效果最好，能夠平衡兩側腦區的皮質活性，進而有可能抑制病理性震顫。（6）依託本項目研發的軟體康復機器人手套已經開始產業化。針對震顫抑制，本項目在理論分析、系統研發、臨床測試開展了全方位的研究，取得了豐碩的成果, 為輔助式抑制震顫技術（外骨骼和電刺激）走向實際套用打下了基礎。
