基于嵌入式系統的便攜式腦卒中康復儀的設計
便攜式腦卒中康復儀要為患者和操作人員提供友好、簡便的圖形用戶界面(GUI)。GUI要求簡單、直觀、可靠、占用資源小且反應快速,并且可以根據硬件具有較好的可移植性和裁剪性。系統選用了Qt/Embedded-2.3.10作為腦卒中康復治療儀的應用程序開發平臺。
Qt/Embedded是Trolltech公司開發的面向嵌入式系統的Qt版本。Qt/Embedded是Server/Client結構,在底層摒棄了X lib,僅采用framebuffer作為底層圖形接口。Qt使用特有信號/槽(singal/slot)機制,對象間的通信非常簡便和靈活。Qt/Embedded將外部輸入設備抽象為keyboard和mouse輸入事件,底層接口可以較好地支持用戶自定義的設備[6]。
應用軟件采用了模塊化的設計思想,把整個軟件系統劃分為系統自檢模塊、參數設置模塊、實時處理模塊、顯示模塊和刺激模塊。功能模塊圖如圖2所示。本文引用地址:http://cqxgywz.com/article/152220.htm

操作系統啟動完畢后,系統自檢模塊加載各個外圍設備,并對設備進行測試。設備自檢正常運行之后,按給定的初始值對設備進行參數初始化,等待治療過程的開始。治療程序運行之前,用戶可以通過參數設置模塊修改治療參數,外設驅動程序根據加載的參數配置外設。治療程序運行過程中,通過實時處理模塊將采集到的肌電信號經過濾波處理后顯示在屏幕上,實現肌電的視覺反饋;刺激模塊根據用戶設定的治療方式對患者進行MMES或者FNS。
康復治療儀根據用戶的設定參數運行,然后采集并顯示實時的肌電信號,將患者的肌電信號通過LCD反饋給患者。當患者肌電超過預先設定的刺激閾值時,系統按照治療方案給予患者一次電刺激。在不同的治療模式下,系統提供不同的方式誘發電刺激。治療過程中,用戶可以根據患者的實際情況調節治療模式、刺激方式、強度、治療時間等參數以達到最好的效果。康復治療流程如圖3所示。

GUI是系統與用戶相互交流和溝通的平臺,是系統的重要組成部分。該康復儀GUI的首要功能是實現視覺信號的心理反饋作用。考慮到腦卒中患者肌電水平主要集中在200 μV以下,而正常EMG的范圍在2μV~2000 μV之間,坐標縱軸的描繪運用了對數函數變換。取對數函數:
Y=log10(X)
當X取值為10、100、1 000時,所對應的Y值分別為1、2、3。即在X=10~100和X=100~1 000內,Y的增量都等于1,這樣就可以在等間距的情況下突出2 μV~200 μV這部分的數值,又可以照顧到整個輸出范圍的要求。界面中,橫軸為時間,而且設計成1min剛好顯示1屏治療數據的方式。這樣使患者既能觀察到一段時間內的治療情況,也有較充裕的時間來主動活動患肢,能誘發NMES進行治療,而不會因為顯示過快等造成視覺和身體的疲勞。主界面的設計結果如圖4所示。

便攜式腦卒中康復儀采用了嵌入式ARM-Linux系統及Qt/Ebedded開發設計,與目前國內外同類儀器相比較,具有體積小、可靠性高、效率高、成本低、功耗低等特點,便于將治療儀推廣到社區醫院、鄉鎮醫院甚至患者家庭使用,符合我國醫療衛生改革的發展要求,具有良好的應用前景。
系統實現了在LCD上實時顯示采集到的肌電信號,并同時顯示刺激閾值;兩種電刺激輸出的各項參數均能達到預期水平;圖形用戶界面簡便友好、操作方便,人機交互效果良好,完全能滿足腦卒中康復系統要求,達到了預期效果。









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