腦卒中患者平衡功能嚴重下降,完成蹲下站立的動作相當困難,因此有必要對人體下蹲站起過程進行深入的研究,并對該過程做準確的動力學建模與仿真。本文將人體簡化為7剛體模型,不考慮上肢和頭部的運動,建立人體下蹲站起過程坐標系,利用Lagrange方法分別求出下蹲站起過程中膝關節力矩和髖關節力矩,并利用Matlab對該數學模型進行仿真。在機械系統動力學自動分析(ADAMS)中建立人體下蹲站起幾何模型,通過仿真驗證了所建立Lagrange數學模型的有效性,為進一步研究下蹲站起康復訓練器械提供了良好的理論參考依據。
本文設計一種針對平衡功能評估訓練的遠程康復系統, 系統采用基于C/S的網絡架構, 通過Socket網絡通訊技術實現遠程通信; 實現了醫生和患者之間坐下站起訓練數據和評估報告的遠程傳輸, 醫生和患者之間的在線交流, 以及醫生對患者信息的管理。該系統實現了坐下站起平衡功能障礙患者的遠程評估和康復治療, 為患者帶來了極大的方便。
本研究開發一種基于Android系統的遠程肌力康復評定系統。該系統由下位機與智能移動終端組成,下位機的壓力傳感器采集肌力參數,通過藍牙串口無線傳輸至Android設備,并經互聯網傳輸至醫生監護平臺。該系統實現了肌力參數的計算與分析并實時顯示,經初步測試,運行效果良好。該系統實現了肌力參數的遠程傳輸,為臨床醫生對肌肉功能障礙患者的診療提供了極大的便利。
本研究開發了一種用于大鼠運動訓練的實驗跑臺。由6個跑道組成, 其中2個常規平面跑道, 2個左右擺動跑道, 2個前后擺動跑道, 每個跑道的后端均安裝有電刺激裝置。通過6臺交流調速電機為跑道提供動力, 采用MSP430F149作為控制核心以調節跑道的擺動頻率和電刺激強度, 采用IAR for MSP430設計系統軟件; 實現了平面跑道速度在0～30 m/min范圍內獨立可調, 前后擺動跑道的擺動頻率為3～25次/min, 左右擺動跑道的擺動頻率為3～32次/min, 每個跑道具有強、中、弱三檔電擊強度。該數字化大鼠綜合訓練跑臺可實現大鼠不同跑步訓練的要求, 可為人類疾病的治療機制研究提供相關實驗數據。
本研究開發了一種基于坐姿的下肢康復運動控制系統，該系統包括下肢外骨骼機構、電機驅動控制電路、運動控制程序等。通過 6 個電機為髖、膝、踝關節轉動提供動力，采用 PCI-1240 運動控制卡作為控制核心，實現了下肢各關節重復性轉動訓練和步態康復訓練的速度、角度和運動時間的精確控制和調節。本文試驗結果表明，該運動控制系統能很好地滿足下肢功能障礙患者重復性康復訓練運動的需求。本文為康復訓練機器人中運動控制系統提供了更多的方法數據，可促進工業自動化設備向醫療領域轉變，有利于康復機器人的更進一步研究。
本研究基于藥物基因組理論，開發了一款藥物基因位點解讀與臨床安全用藥指導的軟件系統，旨在通過精準高效的藥物基因位點檢測和解讀，為臨床提供藥物使用安全性和有效性的指導。系統采用面向服務的分布式架構（SOA）設計，利用 Docker 容器虛擬化技術進行系統平臺搭建，實現了快速全自動的藥物基因組解讀。前端采用 HTML5 和 JavaScript 實現用戶數據交互以及分析結果的可視化。經過測試應用，結果表明該系統軟件運行穩定可靠。該系統對于推動藥物基因組學的發展以及患者個性化用藥的臨床實踐具有重要意義。
運動性肌肉疲勞特指運動引起肌肉產生最大隨意收縮力量或者輸出功率暫時性下降的生理現象，處理不當會對人體產生嚴重的運動性損傷。本文通過對人體下肢表面肌電信號進行多通道采集，采用肌電信號頻譜分析與非線性動力學結合起來的帶譜熵方法，對運動性肌肉疲勞度進行衡量。實驗結果顯示，隨著肌肉疲勞程度的增加，肌電信號頻譜開始向低頻移動，能量越來越集中，系統復雜度下降，反映復雜度的帶譜熵值也隨之降低。通過對熵值變化的監測，可以度量肌肉疲勞程度，為體育訓練、臨床康復訓練等疲勞程度的判定提供了一個指標。
本研究設計開發了基于空氣壓差技術的減重康復步行訓練系統。該系統采用比例-積分-微分控制器（PID）控制算法精確控制人體減重量，以美國德州儀器公司的混合信號處理器 MSP430F149 作為氣壓控制的核心，并使用微軟公司的 Microsoft Visual C++ 6.0 開發程序設計上位機訓練軟件。該系統能夠為下肢運動功能障礙患者提供舒適的減重步行訓練環境，并能夠實現對患者肌電信號的采集，以便于進一步對患者的信息進行科學、規范的管理。本文通過該訓練系統對 10 名正常人進行下肢初始承重量、最大減重后下肢承重量、最大減重百分比等參數進行采集，分析結果顯示，其組內相關系數（ICC）值均大于 0.6。本文研究結果證實，該步行訓練系統可靠性高，能夠為臨床下肢減重康復步行訓練提供科學的數據。
在反復實驗和不斷研究改進的基礎上,本文提出了一種高效的基于視頻圖像處理技術的髖、膝運動速度和位移的測定方案。以專門設計的24個均勻分布于兩同心圓上的圓環點和兩個可沿同心圓公共圓心隨意在豎直平面內旋轉的直桿作為基本測量輔助物,通過在康復訓練床面一側所安裝的攝像頭,基于簡化的攝像機針孔投影模型和快速單幀視頻感興趣區域檢測和分析技術,本方案可以對髖、膝的兩維位移和速度進行實時、準確的定量測量。經過實驗測試,本文所提出方案基本能夠滿足該類系統測量精度和處理速度的需求,完全可以作為一種先進、直觀的輔助手段應用到肌肉/平衡功能障礙的智能化評定/訓練治療系統中。