基于嵌入式系統的便攜式腦卒中康復儀的設計
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便攜式腦卒中康復儀要為患者和操作人員提供友好、簡(jiǎn)便的圖形用戶(hù)界面(GUI)。GUI要求簡(jiǎn)單、直觀(guān)、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(kāi)發(fā)平臺。
Qt/Embedded是Trolltech公司開(kāi)發(fā)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(jiǎn)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(hù)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(gè)軟件系統劃分為系統自檢模塊、參數設置模塊、實(shí)時(shí)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://dyxdggzs.com/article/152220.htm
操作系統啟動(dòng)完畢后，系統自檢模塊加載各個(gè)外圍設備，并對設備進(jìn)行測試。設備自檢正常運行之后，按給定的初始值對設備進(jìn)行參數初始化，等待治療過(guò)程的開(kāi)始。治療程序運行之前，用戶(hù)可以通過(guò)參數設置模塊修改治療參數，外設驅動(dòng)程序根據加載的參數配置外設。治療程序運行過(guò)程中，通過(guò)實(shí)時(shí)處理模塊將采集到的肌電信號經(jīng)過(guò)濾波處理后顯示在屏幕上，實(shí)現肌電的視覺(jué)反饋；刺激模塊根據用戶(hù)設定的治療方式對患者進(jìn)行MMES或者FNS。
康復治療儀根據用戶(hù)的設定參數運行，然后采集并顯示實(shí)時(shí)的肌電信號，將患者的肌電信號通過(guò)LCD反饋給患者。當患者肌電超過(guò)預先設定的刺激閾值時(shí)，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(fā)電刺激。治療過(guò)程中，用戶(hù)可以根據患者的實(shí)際情況調節治療模式、刺激方式、強度、治療時(shí)間等參數以達到最好的效果?？祻椭委熈鞒倘鐖D3所示。
GUI是系統與用戶(hù)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(shí)現視覺(jué)信號的心理反饋作用?？紤]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(shí)，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(gè)輸出范圍的要求。界面中，橫軸為時(shí)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(guān)察到一段時(shí)間內的治療情況，也有較充裕的時(shí)間來(lái)主動(dòng)活動(dòng)患肢，能誘發(fā)NMES進(jìn)行治療，而不會(huì )因為顯示過(guò)快等造成視覺(jué)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(kāi)發(fā)設計，與目前國內外同類(lèi)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(diǎn)，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(fā)展要求，具有良好的應用前景。
系統實(shí)現了在LCD上實(shí)時(shí)顯示采集到的肌電信號，并同時(shí)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(hù)界面簡(jiǎn)便友好、操作方便，人機交互效果良好，完全能滿(mǎn)足腦卒中康復系統要求，達到了預期效果。
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