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基于嵌入式系统的便携式脑卒中康复仪的设计
来源:本站整理  作者:佚名  2009-12-17 14:40:06



3.3 应用程序
  便携式脑卒中康复仪要为患者和操作人员提供友好、简便的图形用户界面(GUI)。GUI要求简单、直观、可靠、占用资源小且反应快速,并且可以根据硬件具有较好的可移植性和裁剪性。系统选用了Qt/Embedded-2.3.10作为脑卒中康复治疗仪的应用程序开发平台。
  Qt/Embedded是Trolltech公司开发的面向嵌入式系统的Qt版本。Qt/Embedded是Server/Client结构,在底层摒弃了X lib,仅采用framebuffer作为底层图形接口。Qt使用特有信号/槽(singal/slot)机制,对象间的通信非常简便和灵活。Qt/Embedded将外部输入设备抽象为keyboard和mouse输入事件,底层接口可以较好地支持用户自定义的设备[6]。
  应用软件采用了模块化的设计思想,把整个软件系统划分为系统自检模块、参数设置模块、实时处理模块、显示模块和刺激模块。功能模块图如图2所示。

  操作系统启动完毕后,系统自检模块加载各个外围设备,并对设备进行测试。设备自检正常运行之后,按给定的初始值对设备进行参数初始化,等待治疗过程的开始。治疗程序运行之前,用户可以通过参数设置模块修改治疗参数,外设驱动程序根据加载的参数配置外设。治疗程序运行过程中,通过实时处理模块将采集到的肌电信号经过滤波处理后显示在屏幕上,实现肌电的视觉反馈;刺激模块根据用户设定的治疗方式对患者进行MMES或者FNS。
  康复治疗仪根据用户的设定参数运行,然后采集并显示实时的肌电信号,将患者的肌电信号通过LCD反馈给患者。当患者肌电超过预先设定的刺激阈值时,系统按照治疗方案给予患者一次电刺激。在不同的治疗模式下,系统提供不同的方式诱发电刺激。治疗过程中,用户可以根据患者的实际情况调节治疗模式、刺激方式、强度、治疗时间等参数以达到最好的效果。康复治疗流程如图3所示。

  GUI是系统与用户相互交流和沟通的平台,是系统的重要组成部分。该康复仪GUI的首要功能是实现视觉信号的心理反馈作用。考虑到脑卒中患者肌电水平主要集中在200 μV以下,而正常EMG的范围在2μV~2000 μV之间,坐标纵轴的描绘运用了对数函数变换。取对数函数:
   Y=log10(X)
  当X取值为10、100、1 000时,所对应的Y值分别为1、2、3。即在X=10~100和X=100~1 000内,Y的增量都等于1,这样就可以在等间距的情况下突出2 μV~200 μV这部分的数值,又可以照顾到整个输出范围的要求。界面中,横轴为时间,而且设计成1min刚好显示1屏治疗数据的方式。这样使患者既能观察到一段时间内的治疗情况,也有较充裕的时间来主动活动患肢,能诱发NMES进行治疗,而不会因为显示过快等造成视觉和身体的疲劳。主界面的设计结果如图4所示。

  便携式脑卒中康复仪采用了嵌入式ARM-Linux系统及Qt/Ebedded开发设计,与目前国内外同类仪器相比较,具有体积小、可靠性高、效率高、成本低、功耗低等特点,便于将治疗仪推广到社区医院、乡镇医院甚至患者家庭使用,符合我国医疗卫生改革的发展要求,具有良好的应用前景。
  系统实现了在LCD上实时显示采集到的肌电信号,并同时显示刺激阈值;两种电刺激输出的各项参数均能达到预期水平;图形用户界面简便友好、操作方便,人机交互效果良好,完全能满足脑卒中康复系统要求,达到了预期效果。

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