Neuroscience
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表面肌电图生物反馈作为全球胸腺丛损伤患者接受仿生重建的康复工具
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Summary September 28th, 2019
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全球胸腺丛损伤患者仿生重建后的最佳功能结果取决于结构化的康复方案。表面电学引导训练可以改善EMG信号的振幅、分离和一致性，在选择截肢无功能手后，控制并驱动假肢。
Transcript
表面肌电图生物反馈大大简化了胸膜丛损伤患者的表面电磁形电磁信号的识别和训练，这些患者的肌肉活动在腹部手臂极其微弱。使用表面 EMG 生物反馈，各种电机命令和电极位置可以反复测试和训练，因为该技术不具有侵入性、易于适用且价格低廉。要设置表面 EMG 生物反馈系统，请将设备放在安静房间的桌子上，然后将患者放在计算机屏幕前。
要求患者考虑手部运动，同时尝试收缩用于执行特定动作的肌肉，即使这不会导致无功能手的实际运动，同时使前臂收缩。将表面 EMG 电极放在可感觉到肌肉收缩的精确皮肤位置，让患者重复与试图引起肌肉收缩相同的运动命令。观察计算机屏幕上的 EMG 信号，查看当患者尝试收缩用于执行特定动作的肌肉时，振幅是否持续增加。
如果振幅小于背景噪声的两到三倍，或者信号不一致，请尝试具有相同电极位置的其他电机命令，看看能否获得更高的振幅。然后将电极移动到前臂上的新位置，以评估不同手势的肌肉收缩。当患者考虑做出手势时，监控计算机屏幕上的信号振幅。
如果前臂未发现肌肉活动，则在上臂和肩部上重复此过程。当识别了两个或多个 EMG 信号时，鼓励患者交替激活信号。为了可靠地驱动假肢，需要不受干扰地控制独立的 EMG 信号。
独立调整每个信号的电压增益，在训练期间实现所有信号的类似振幅阈值，使患者更容易进行信号分离和理解。重复并解释给患者假手的力学，轻微的肌肉收缩应优先于肌肉力量，以避免信号共活。观察计算机屏幕上的 EMG 信号，并在尝试特定运动时向患者解释这两个信号被共同激活。
指示患者在尝试一个特定操作时不应共同激活这两个信号，因为每个 EMG 信号都与特定的假肢操作相连，因此，共同激活的信号不会导致患者所需的动作。指示患者尝试略有不同的运动，并观察哪些精确的运动模式最适合信号分离。当发现适当的信号时，鼓励患者练习执行这些动作，每个训练时间不超过 30 分钟。
指导患者在训练开始时不可能进行完美的信号分离，但会随着大量重复而改善，并且信号分离在开始时在进行轻微收缩时可能更容易。随着信号一致性的提高，指示患者生成更高的信号振幅，以进一步加强肌肉及其信号。实现一致的 EMG 信号分离和固体控制后，安装连接到相应 EMG 软件的桌面假肢，并将电极放在患者手臂上，将 EMG 活动直接转换为机械假肢功能。
通知患者，直接控制的 myoelectric 假肢使用一个电极的输入，一次控制一个假肢运动。当使用对运动速度进行比例控制的装置时，指导患者了解计算机屏幕上的信号外观与假肢运动的速度和强度之间的相关性。然后让患者练习共收缩，让患者在计算机屏幕上观察E姆格信号，并解释两个信号同时达到峰值很重要。
如果假肢装置未移动，则当两个信号同时到达峰值时，患者将正确执行共收缩。当患者掌握了桌面假肢的控制后，引入混合假肢配件的概念，该假肢是专为患者量身定做的，并连接在受损肢体的上方或下方。然后，混合假肢配件可用于在选择性截肢前的康复期间进行额外训练。
在进行手术之前，询问患者是否有关于计划截肢的未决问题，并清楚地表明，在截肢之前随时可以撤销这一决定，否则将导致不可逆转和改变生命的手术。接下来，在视频显示结果时，使用无功能手对上肢功能进行标准化评估。经过四到六周的术后伤口愈合，确定电气放置的最佳热点，让患者练习 EMG 信号，如证明有骨科技师使用先前定义的 EMG 电极位置设计最终的假肢插座。
当假肢准备就绪时，让患者练习简单的假肢运动，并像支持假肢装置的方式一样。继续在不同的手臂位置进行简单的假肢运动，如肘部交替伸出，继续执行简单的抓握任务，如拾起小盒子和操纵小物体。最后，让患者练习从相当简单的任务开始，慢慢增加患者认为与其特定生活状况相关的任务的复杂性。
假肢安装三个月后，使用假体手重复对上肢功能进行标准化评估，并记录结果。在这项研究中，使用表面E姆格生物反馈的康复方案在6例严重的胸膜丛损伤患者中成功实施，包括多个神经根外阴。可以在表中观察治疗疗次数和每个患者的详细结果。
在此评估中，当患者试图按红波指示关闭手时，前臂卷面上的电极会感应到 EMG 活动。由于前臂后臂上的第二电极的信号未达到蓝波所示的阈值，因此患者中的信号分离令人满意。然后，当患者想到打开手部时，第二信号的振幅超过蓝色波指示的阈值，而来自第一电极的信号则几乎保持非活动状态，如红波所示。
严重胸科性损伤患者上肢肌肉的神经输入非常稀疏。因此，需要测试各种电机命令和电极精度。为了进一步提高患者的积极性，并在持久的康复过程中增加对培训的参与，表面E姆格生物反馈可以嵌入基于游戏的干预措施中。
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