用于治疗足下垂的功能性电刺激表面电极的仿真与优化设计

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1、．Ｉ？分类号ＪＰ２口学校代码１０５９０ＵＤＣ６２１．３密级公开＾蘇例义葦ＳＨＥＮＺＨＥＮＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ硕±学位论文用于治疗足下垂的功能性电刺激表面电极的仿真与优化设计申请人妓違陈婉真申请人学号２１２０１７０５０６专业為称控制科学与工程导师茲為及职称曹广忠教授二０—五年四月二十八日分类号ＴＰ２７３学校代码１０巧０ＵＤＣ６２１．３密级公开深圳大学硕±学位论文用于治疗足下垂的功能性电刺激表面电极的仿真与优化

2、设计学位申请人姓名陈婉真专业名称控制科学与工程学院Ｇ系、所）机电与控制工程学院指导教师姓名曹广忠教授原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体己经发表或撰写的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中Ｗ明确方式标明。。本声明的法律后果由本人承担■。论文作者签名；曰期：么１５年夕月７日学位论文版权使用授权书、、本学位论文作者完全了解深圳大学关

3、于收集保存使用学位论文的规定，。即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属深圳大学学校有权保留学位论文并向国家主管部口或其他机构送交论文的电子版和纸质版，允许论文被查阅和借阅。本人授权深圳大学可Ｗ将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、汇编学位论文。，可Ｗ采用影印、缩印或扫描等复制手段保存（涉密学位论文在解密后适用本授权书）广论文作者签名：＾导师签名：呼日期：心宙年安月日日期库ｒ月／／日７用于治疗足下垂的ＦＥＳ表面电极的仿真与化化设计摘要功能性电刺激一

4、（ＦｕｎｃｔｉｏｎａｌＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＳｔｉｍｕｌ她ｏｎ，ＦＥＳ）是最新种能够使得功能衰退的肌肉重建达到治疗和功能康复目的的方法，对于脑卒中引起的足下垂的治疗有良好的康复效果。虽然经皮表面电刺激具有无痛、无创伤、恢复效果好等优势，但仍旧存在刺激选择性差和刺激效果不佳等问题。因此，基于ＦＥＳ的表面电极的研巧具有重要的理论价值化及临床应用价值。本文首先对人体组织施加ＦＥＳ进行了理论分析，详细阐述了神经元在外加电场作用。下的响应机制，从理论上探讨了人体神经组织在外加电刺激的作用下的电场分布

5、之后使用ＣＯＭＳＯＬＭｕｌｔｉｐｈｙｓｉｃｓ在人体生理学的基础上建立了人体腿部的简化有限元仿真模型，分析了电刺激作用下人体姐织的电场分布，并设立评价电刺激效果的指标，同时？针对使用单个电极进行电刺激时，刺激电极的形状、面积及电极间距等参数的变化对电刺激效果的影响进行剖析，证明相同的刺激条下电极的面积、间距对激活体积、激活深度和刺激选择性的影响较大一，而电极的形状则影响不大。然后进步对阵列电极进行建模，，并探讨阵列电极中单个触点的设计Ｗ及相邻触点之间的距离对刺激效果的影响从而选择最优的阵列

6、电极设计。本文最后根据仿真结果设计了５Ｘ６的表面阵列电极并搭建系统实验平台，通过单通道和多通道组合的方式进行ＦＥＳ一，进，获得了良好的实验效果步验证了课题所设计的电极应用于临床实践的有效性。关键词：足下垂；祀Ｓ；表面电极；有限元仿真；优化＊＂＂的资助本文得到国家自然科学资金青年基金项目用于治疗足下垂的新型功能电刺激技术及其神经机理研究，项目编号为６１２０１１１４。ＩＳｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄＯｔｉｍｕｍＤ巧ｉｎｏｆＳｕｒｆａｃｅＥｌｅｃｔｒｏｄｅｆｏｒＦＥＳＵｓｅｄ

7、化ＴｒｅａｔＦｏｏｔＤｒｏｐｇｐＡｂｓｔｒａｃｔＦｕｎｃｔｉｏｎａｌ巨ｌｅｃｔｒｉｃａｌＳｔｉｍｕｌａｔｉｏｎＦＥＳｉｓａｎｅｗｋｉｎｄｏｆｍｅｔｈｏｄｗｈｉｃｈｃａｎｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔ（）ｔｈｅｒｅｃｅｓｓｉｏｎａｒｙｍｕｓｃｌｅａｎｄａｃｈｉｅｖｅｔｈｅｏａｌｏｆｔｒｅａｔｉｎａｎｄｒｅｃｏｖｅｒｉｎｔｈｅｆｕｎｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｇｇｇｒｅｃｅｓｓｉｏｎａｒｙｍｕｓｃｌｅｃｏｎｓｅｑｕｅｎｔｌｙ．Ｉｔｗｏｒｋｓｗｅｌｌｉ

8、ｎｔｒｅａｔｉｎｇｔｈｅｆｏｏｔｄｒｏｐｃａｕｓｅｄｂｙｃｅｒｅｂｒａｌａｏｌｅｘｙ．ＡｌｔｈｏｕｈｅｒｃｕｔａｎｅｏｕｓｓｕｒｆａｃｅＦＥＳｈａｓｔｈｅａｄｖａｎｔａｅｓｏｆａｉｎｌｅｓｓｎｏｔｒａｕｍａａｎｄｐｐｇｐｇｐ，ｇｏｏｄｅｆｆｅｃｔｏｆｒｅｈａｂｉｌｉｔａｔｉｏｎＢｕｔｉｔ