生物反馈仪

生物反馈仪（精选五篇）

生物反馈仪 篇1

1资料与方法

1.1 一般资料

选择2009年8月-2010年8月在我院就诊的ADHD患儿12例, 其中男8例, 女4例;年龄6～14岁 (8.2±1.5) 岁。均符合《美国精神疾病诊断和统计手册 (第4版) 》 (DSM-IV) 中ADHD诊断标准, 韦氏智力测查智商>80分, 无严重躯体及神经系统疾病。

1.2 治疗方法

采用Infiniti 4000A多参数生物反馈仪 (南京伟思科技有限公司生产) 。治疗方法为患儿取坐位, 安装好电极, 蓝色脑电专用电极至于头顶部, 其余2个电极夹在耳部。根据症状不同选择相应训练界面, 该系统通过采集患儿的脑电波, 并以各种图像方式进行实时反馈[2]。然后测定基线水平来调整游戏的难易度。基线调整测试是通过评价受试者对目标集中注意力的程度和初步的人机联系状况, 为测试和训练提供参照依据。疗程为3～4次/周, 每次30min, 20次为1个疗程。每训练20次时应及时进行疗效评价。若想巩固成果, 以免条件反射消退, 应训练40～60次[3]。

1.3 护理指导

治疗应在单独的诊室内进行, 保持安静。治疗前, 充分做好心理护理, 向患儿解释示范, 态度和蔼, 语言亲切、友善, 消除患儿的紧张及恐惧心理, 使患儿充分放松, 取得其主动配合。治疗中, 发现患儿注意力不集中、多动, 应温和地提醒患儿控制小动作。对于完成任务较好的患儿要及时给予肯定、表扬、鼓励, 增强其自信心。

1.4 评价指标

(1) 综合反应控制商数和综合注意力商数评价:每位受试患儿于训练前及每20次训练后做1次整合视听连续执行测试 (IVA-CPT) , 计算得到相应的综合反应控制商数和综合注意力商数, 然后对干预前后商数的变化进行评价。 (2) 症状评定表:每位患儿于训练前及每20次训练后由其父母填写症状评定表1次, 主要反映患儿在家的注意、情绪、行为、学业等问题的情况[2]。

2结果

综合反应控制商数在治疗20次后转为正常者7例占58.3%, 治疗40次后转为正常者10例占83.3%;综合注意力商数在治疗20次后转为正常者6例占50.0%, 治疗40次后转为正常者9例占75.0%。20次训练后, 12例有注意、情绪、行为、学业问题的患儿人数下降了8例 (66.7%) ;40次训练后, 人数下降了10例 (83.3%) 。

3讨论

多动症的功能失调涉及大脑的全部功能, 包括睡眠调节、疼痛调节、感觉信息加工过程、工作记忆、执行功能和情绪控制等。合适的处理措施是调整以频率为基础的大脑调节机制, 使其功能达到最佳状态, 因此神经生物反馈也是一项有效的治疗措施, 它常是在药物干预无效后选用[4]。

生物反馈治疗技术最早是根据巴甫洛夫的经典条件反射理论而发展起来的。它运用操作条件反射原理采用电子仪器, 通过学习和训练人体的自主神经系统, 建立操作条件反射, 从而改变其功能状况。生物反馈是一种将心理、躯干因素整合在一起的治疗方案, 此方案无不良反应、创伤, 它以多种游戏的形式来治疗, 增加了患儿的兴趣, 让患儿在轻松的气氛中接受治疗。实践证明, 脑电生物反馈训练可督促患儿进行自我管理, 提高注意力;可有效增加儿童集中注意力的能力, 减少慢波活动, 并延长需要解决问题时集中注意力的时间。反馈使儿童认识到是他们自己在控制、调整和解决问题, 进行着自我管理。

脑电生物反馈治疗时, 可能存在医师与护士的暗示效应、起效慢、治疗周期长等问题。与患儿积极配合的主动性及远期疗效还有待进一步的临床研究和随访观察来证实。

参考文献

[1]杨文先.儿童精神卫生学[M].合肥:中国科学技术大学出版社, 1996:77.

[2]郑延平.生物反馈的临床实践[M].北京:高等教育出版社, 2003:14.

[3]王刚, 刘金同, 孟宪鹏.脑电生物反馈治疗儿童ADHD研究进展[J].山东精神医学, 2004, 17 (3) :190-192.

导学案——高三生物复习的导航仪 篇2

经过大量实践研究，笔者在导学案中设置了这样几个环节：“学习目标”“自主学习和要点解读”“学以致用”“当堂检测”和“课后反思”。

一、明确课堂任务——让学生有可以达成的学习目标

教师在备课时确定的是“教学目标”，教学目标在教学活动中处于核心位置，它决定着教学行为，不仅是教学的出发点而且是教学的归属，同时还是教学评价的依据，它既有定向功能又有调控功能。倘若确立教学目标这个环节出了问题，必将导致教学活动的偏差或失误。而我们的导学案是学生“备课”的蓝本，是学生自主学习的依据，所以这里我们改写成“学习目标”。

制定目标的时候要充分研究教材，研究学情，目标要简明、具体、易操作、易检测，课时教学目标主干要鲜明，数量不能过多，否则难以落实。

二、核心知识突破——让学生在“自主学习与要点解读”中提高

本部分是导学案的主要内容，是对本课时要求掌握的每个要点进行详细的解读，通过问题的设置、思维的拓展、互动探究、例题的训练等方式层层深入，使学生逐步理解并掌握知识，达到提高动手动脑及合作交流的能力的目的。每一个要点在编写时又分为问题质疑、思维拓展、归纳小结、互动探究、典型例题和变式训练等环节。

1.问题质疑环节。

本环节设置的问题不能太多太繁琐，这样会浪费过多的时间，而且会使学生产生倦怠感，所以问题必须是简练而目标明确的、具有层次性的。问题不能太难，太难会让学生从一开始就失去自信。这里是对知识要点最浅层次的剖析，学生通过自学完全可以解决这些问题，并且在回答的过程中逐渐回忆起遗忘的知识，为下面的学习打好基础。

2.思维拓展环节。

本环节问题的设置比上一个环节难度加大，需要学生进行思考，锻炼学生分析问题的能力，有的甚至要通过合作交流解决。

3.归纳小结环节。

高三复习课应该注重总结，所以在前面学习的基础上，增加“归纳小结”这一环节，可使学生养成善于归纳的好习惯，有利于学生对知识的连贯性和逻辑性的认知。

4.互动探究环节。

这一环节设置的问题应该有一定的难度，应该要能够引起学生的思考，激起学生通过各种途径找到答案的欲望。还要有一定的思维量，让学生有思考的空间，应用已有的知识来解决问题，并在合作交流中体会学习的快乐。

5.典型例题和变式训练环节。

“典型例题”一般是学生通过对重要知识点学习和分析之后的相应练习，一般选用高考题或者是高考模拟题，虽然有点难度，但是应用性和概括性非常强，在教师的引导下，学生大都能够顺利完成此类练习。“变式训练”要有针对性，要起到提高学生举一反三能力的作用。

一节课中涉及的每个要点都这样来一一突破。作为高三的一轮复习课，既要面面俱到也要重点突出，还要重视知识点之间的联系。

三、解释生活中的现象——让学生体会“学以致用”的快乐

完成一节课的学习，如果就直接收场，则显得不够完美。每次在课堂的最后几分钟，我会和学生一起对本节课的知识进行感悟，有时候是体会科学家研究历程的艰辛，有时候是体验知识的作用，所以我在导学案的最后设置了“学以致用”这个环节。一方面可以加深学生对知识的理解，另一方面也能提高学生解决问题的能力。

这个环节往往是学生最喜欢的，讨论也最热烈，在解决问题的过程中也使学生体会到学习的快乐，真正做到了“让学生乐学”。

导学案源于教材而高于教材，应是学习教材的有效辅助材料。实践证明，通过导学案有利于充分发挥学生的主体作用，把课堂还给学生，把时间还给学生，通过导学案有利于培养学生合作探究的团队精神，通过导学案有利于提高学生学习的兴趣，激发学习动机，由“要我学”变为“我要学”。

生物反馈仪 篇3

1资料与方法

1.1临床资料

以我院普外科、妇科2011年7月—2014年8月期间收治的96例腹部手术患者作为本组研究的观察对象,按照术后干预方法将其分为对照组与观察组各48例。对照组中, 男性28例,女性20例;年龄18~65岁,平均(39.82±5.24) 岁;其中普外科手术29例,妇科手术19例。观察组中,男性24例,女性24例;年龄19~65岁,平均(38.53±5.64)岁;其中普外科手术29例,妇科手术19例。两组患者均为清醒患者,排除伴有消化道梗阻、急性胃肠炎和便秘等影响肠蠕动功能疾病的患者。两组在年龄、性别、手术类型及手术时间等方面无明显差异,具有可比性。

1.2方法

1.2.1对照组:对照组给予肠阻通低压灌肠治疗,药液采用我院药物中心研制的中药,肠阻通200 ml低压保留灌肠,2次/ d,每次20~30 min,直至患者通气排便,正常饮食;同时配合早期下床活动及足三里穴位针灸刺激[3]。

1.2.2观察组:观察组在对照组治疗基础上,于术后24h采用伟思SA9800生物反馈仪+肠阻通低压保留灌肠治疗。具体操作方法:(1)定位:胃起搏点:正极在剑突与脐连线的中点向右2~4 cm,负极位于剑突与脐连线的中点向左3~ 5 cm再向上1 cm处;肠起搏点:正极位于脐上1~2 cm, 负极在剑突与脐连线的中点向右5~10 cm处。(2)患者取舒适平卧位,安放电极片:粘贴电极前需用95%的酒精棉球充分擦拭体表黏附电极附着点的皮肤至泛红,去除皮肤表面的油污和角质,使黏附电极与皮肤具有良好的导电性, 尽量避开手术切口。(3)设定参数:利用10~50 hz,200 us的波宽,0~100 m A的强电流,调节电流强度致腹部贴电极片处皮肤有轻微针刺感或略有灼热感为宜,同时根据仪器上指示灯的颜色进行调整[4]。

1.3观察指标

对比两组患者的自觉肠蠕动恢复时间、首次肛门排气时间、住院时间、住院费用及住院期间并发症的发生情况。

1.4统计学方法

应用SPSS 15.0软件分析,计量数据采用均数±标准差 (±s)表示,组间比较采用t检验;计数资料采用百分比表示,数据对比采取χ2校验,P>0.05,差异无统计学意义, P<0.05,差异具有统计学意义,P<0.01,差异具有显著性统计学意义。

2结果

2.1住院情况

观察组的自觉肠蠕动恢复时间、首次肛门排气时间、 住院时间以及住院费用均明显低于对照组,具有统计学意义,P<0.05,见表1。

2.2并发症发生情况

对照组在住院期间发生肺感染2例,尿潴留4例,下肢深静脉血栓形成2例,肠粘连1例,并发症发生率为18.75%;观察组在住院期间发生尿潴留2例,下肢深静脉血栓形成1例,并发症发生率为6.25%;观察组明显低于对照组,P<0.05,具有统计学意义,见表2。

例(%)

3讨论

腹部手术后患者由于手术操作和麻醉作用的影响,会经常出现胃肠功能抑制,若持续时间过长,会出现胃肠功能紊乱,甚至引起严重腹胀,发展为病理性肠麻痹;或因肠腔内有大量液体而发生呕吐,引起水电解质紊乱和酸碱失衡,重则发生低血容量性休克;肠腔内压力高,肠壁缺氧,腹式呼吸减弱,影响肺通气量和下腔静脉血液的回流,可导致呼吸循环功能障碍;高度腹胀可能影响腹壁切口愈合,甚至造成切口破裂等严重后果;重度腹胀可使膈肌上升、运动受限,引起呼吸困难或下腔静脉回流受阻。

患者在腹部手术后胃肠功能早期恢复,有助于提早进食,可减少水、电解质紊乱的发生几率,也可减少术后肠粘连发生的几率,改善消化道黏膜的功能,还可减少由于肠黏膜屏障破坏肠道细菌移位引起全身感染的几率。中医理论认为,经络是人体运行气血的通道,内属脏腑、外络肢节、沟通内外、贺串上下,将内部脏腑与外部各组织器官连成一个有机的整体,使人体各种功能保持相对协调和平衡[5]。

生物反馈治疗在腹部手术后胃肠功能恢复治疗中的优势主要有:(1)可以促进胃肠道功能恢复:腹部手术后患者胃肠功能恢复后提早进食,可减少水电解质紊乱的发生几率,也可减少术后肠粘连的发生几率,改善消化道黏膜的功能,减少由于肠黏膜屏障破坏肠道细菌移位引起全身感染的几率。胃肠起搏器属于胃肠生物电反馈治疗仪,在治疗时模拟胃肠起搏节律产生电信号,该信号迫使胃肠道跟随起搏器电场力的变化节律而变化,达到加快腹部手术后胃肠功能恢复的目的[6]。(2)胃肠起搏器在临床上使用方便, 操作简单,治疗时无需患者活动,不影响患者术后休息, 实际应用中未见明显的不良反应,患者容易接受。(3)减少术后并发症。患者胃肠功能提前恢复,胃管被提早拔除, 提前进食,增加了患者战胜疾病的信心,也能提前下床活动,促进了胃肠功能的进一步恢复,进入一个良性循环。 对照组有2例出现肺部感染,可能是由于胃肠道功能较长时间不恢复,胃管放置时间过长引起。长期卧床是诱发肺部感染、尿潴留和下肢深静脉血栓形成等术后并发症的一个重要原因,应用胃肠起搏器后,患者胃肠道功能提前恢复,卧床时间缩短,因卧床导致的并发症将大大减少。

本组研究中,观察组的自觉肠蠕动恢复时间、首次肛门排气时间、住院时间以及住院费用均明显低于对照组,而且观察组的并发症发生率明显低于对照组,说明对腹部手术后促进患者胃肠功能恢复的治疗,生物反馈仪联合肠阻通低压保留灌肠可以作为一种可靠而有效的辅助治疗手段。

综上所述,在腹部手术患者的住院期间应用生物反馈仪结合肠阻通低压保留灌肠可有效促进胃肠功能的恢复, 缩短住院时间,降低住院费用,明显减少并发症的发生率。

摘要：目的 探讨生物反馈仪结合肠阻通低压灌肠治疗在腹部手术患者胃肠功能恢复中的应用效果,以缩短患者的住院时间,达到快速康复的目的。方法 以我院普外科、妇科2011年7月—2014年8月期间我院收治的96例腹部手术患者作为本组研究的观察对象,按照术后干预方法将其分为对照组与观察组各48例,对照组给予肠阻通低压灌肠治疗,观察组在常规干预的基础上采用生物反馈仪结合肠阻通低压灌肠治疗,对比两组患者的自觉肠蠕动恢复时间、首次肛门排气时间、住院时间、住院费用以及住院期间并发症的发生情况。结果 (1)观察组的自觉肠蠕动恢复时间、首次肛门排气时间、住院时间以及住院费用均明显低于对照组,具有统计学意义,P<0.05。(2)对照组在住院期间发生肺感染2例、尿潴留4例、下肢深静脉血栓形成2例和肠粘连1例,并发症发生率为18.75%;观察组在住院期间发生尿潴留2例、下肢深静脉血栓形成1例,并发症发生率为6.25%;观察组明显低于对照组,具有统计学意义,P<0.05。结论 在腹部手术患者的住院期间应用生物反馈仪结合肠阻通低压灌肠能够有效促进胃肠功能恢复,缩短住院时间,降低住院费用,同时可以明显减少并发症的发生率。

生物反馈仪 篇4

关键词：三维数字人体,针灸,力反馈

0 引 言

美国可视人计划(VHP)数据的问世以来,标志着现代医学影像学的发展进入了一个新的阶段,人们已经能够系统地获取同源的CT、MRI和人体解剖切片数据,从而建立一个具有丰富医学影像内容的三维人体数据模型[1,2]。以此为素材,德国汉堡大学开发的VOXEL-MAN软件,充分运用近二十年来在三维数据可视化领域的成果,建立了带完整的知识库系统的三维人体可视化模型[3]。依托德国汉堡大学VOXEL-MAN开发平台,根据对穴位结构和三维数字人体研究的工作积累,我们在虚拟人原始数据中融合了更细化的组织分割(主要为肌肉、血管、神经)数据以及穴位定位和区域层次结构数据,为下一步的针灸力学的研究和针灸虚拟现实的实现奠定了基础。在虚拟现实中,在有视觉反馈的数字人基础上加入力反馈来模拟真实世界中的触觉,能够极大增强操作者的真实感。我们首先以软组织为研究对象,分析不同针灸模式下软组织的变化,建立了比较全面的触觉力学模型[4],但没有将该模型具体应用到针灸虚拟现实系统中。本文讨论了在触觉力学模型与虚拟人的融合过程中需要解决的一些关键问题。

整个针灸虚拟现实系统结构采用模块化设计,分为虚拟视觉再现模块和虚拟触觉再现模块。针灸虚拟现实系统结构如图1所示。

在本文中,我们主要讨论虚拟触觉再现模块的实现。虚拟触觉再现模块依据已建立的触觉力学弹性模型,计算出施针过程针体给操作者的反作用力,并通过力反馈接口把反作用力数据传递到力学传感器从而让操作者感知。在硬件传感器上采用的是瑞士Force Dimension公司生产的Omega 3dof力反馈装置,它提供了三个空间自由度的定位,最大测力为12牛顿,空间位置精度为0.009毫米,刚度为0～14.5牛顿/毫米,完全适用于软组织的力学模拟,符合实验的需要。虚拟视觉再现模块和虚拟触觉再现模块之间通过命名管道[5]进行数据传输,实现视觉与触觉的同步,达到虚拟现实的沉浸感和逼真感。虚拟触觉再现模块的主要任务就是实现触觉力学模型与虚拟人的融合,其中,力反馈仪与虚拟人之间的动态坐标变换,力学模型的定位和命名管道的设计是必须解决的问题。

1 力反馈仪与虚拟人之间的动态坐标变换

力反馈仪将获得的控制终端的坐标数据传递给虚拟人VOXEL-MAN,使操作者可以实时控制虚拟空间的针体运动。力反馈仪的空间坐标轴和虚拟人的三维坐标轴是不同的,而且虚拟人显示过程中坐标轴进行了旋转,所以,力反馈仪的原始坐标数据必须经过一系列的坐标变换,才能够真正实现虚拟针体和现实世界中的控制终端同向位移的效果。

在虚拟人的三维空间中,坐标的原点固定在虚拟人的右后上方,而力反馈仪空间中的原点坐标位于中心处,且二者的坐标轴方向也完全不同。虚拟人三维坐标系如图2所示,力反馈仪坐标系如图3所示。

因此,首先将力反馈仪获得的原始坐标数据转换成与虚拟人空间相同轴向的坐标。令原始坐标为(x1,y1,z1),则转换为:

$\left(\begin{array}{l}x{}_2\\ y{}_2\\ z{}_2\\ 1\end{array}\right)=\left(\begin{array}{cccc}0& -1& 0& 0\\ -1& 0& 0& 0\\ 0& 0& -1& 0\\ 0& 0& 0& 1\end{array}\right)\left(\begin{array}{l}x{}_1\\ y{}_1\\ z{}_1\\ 1\end{array}\right)(1)$

力反馈仪在现实中的三维空间大小以米为单位,获得的坐标参数均为小数点两位以上。而对应的在虚拟人的坐标系中,以像素点为单位,空间大小均在百位数以上。这种情况下就必须对力反馈仪的坐标进行尺度变换:

$\left(\begin{array}{l}x{}_3\\ y{}_3\\ z{}_3\\ 1\end{array}\right)=\left(\begin{array}{l}s{}_{x}000\\ 0s{}_{y}00\\ 00s{}_{z}0\\ 0001\end{array}\right)\left(\begin{array}{l}x{}_2\\ y{}_2\\ z{}_2\\ 1\end{array}\right)(2)$

其中Sx、Sy、Sz根据毫针在虚拟空间中活动范围的大小而定。

由于视野和角度的关系,为了达到施针的最好方位,虚拟人VOXMAN需要根据穴位点的位置进行旋转,相应的坐标轴也发生了旋转。旋转点为所选片层空间的中心点,所以虚拟人可以向任何方向360度旋转。但在计算坐标旋转角度时,则需要对三个轴分别进行运算。

其中,xc,yc,zc为虚拟人片层空间的中心像素点,α,β,γ为虚拟人分别绕x,y,z轴旋转的角度。

另外,我们还必须使力反馈仪的终端处于某点O时,虚拟人VOMAN中的针灸针正好处于穴位点P。所以,经过旋转运算后,需要将旋转后的坐标系平移,使得力反馈仪坐标系中的O点(x0,y0,z0)与虚拟人坐标系中的穴位P点(xp,yp,zp)相对应。首先计算反馈仪坐标系中的点(x0,y0,z0)在经过式(1)-式(3)变换后的坐标(x0′,y0′,z0′),然后将旋转后的坐标系进行如下平移:

$\left(\begin{array}{l}x{}_5\\ y{}_5\\ z{}_5\\ 1\end{array}\right)=\left(\begin{array}{cccc}1& 0& 0& x{}_p-x{}_{0^{\prime }}\\ 0& 1& 0& y{}_p-y{}_{0^{\prime }}\\ 0& 0& 1& z{}_p-z{}_{0^{\prime }}\\ 0& 0& 0& 1\end{array}\right)\left(\begin{array}{l}x{}_4\\ y{}_4\\ z{}_4\\ 1\end{array}\right)(4)$

2 力学模型的定位

力反馈仪的三维空间和虚拟人空间的坐标点是一一对应的关系,我们可以将本应该建立在虚拟人空间上的力学模型转移到力反馈仪的三维空间中来,把视觉部分和力学部分彻底分开,这样既能加快计算速度、增强实时性,又能减少编程的难度。

为了使建立在力反馈仪三维空间中的力学模型能跟虚拟人穴位组织精确地配合起来,力学模型的准确定位尤为重要。首先,在虚拟人基础上,确定力学模型的方位和法向量。力学模型的表面一定经过所对应的穴位,因此先获得该穴位的位置坐标,如图4(a)中的穴位P。

在确定了穴位坐标后,在穴位所在的虚拟人皮肤上,在穴位周围取三个点,分别是a1、a2、a3,如图4(a)所示。为了清楚地显示穴位周围的三个点a1、a2、a3,将图4(b)进行局部放大得到图4(c)。通过这三个点,可以近似的获得虚拟人体上穴位P的法向量$\stackrel{\rightharpoonup }{n}‚\stackrel{\rightharpoonup }{n}=\stackrel{\rightharpoonup }{{\displaystyle a{}_{1}a{}_2}}\times \stackrel{\rightharpoonup }{{\displaystyle a{}_{2}a{}_3}}$。

然后按照式(1)-式(4)将$\overrightarrow{n}$转换到力反馈仪三维坐标系中,结果即为力学模型在该三维空间中表平面的法向量,这样力学模型的位置就确定了。

3 命名管道的设计

VOXEL-MAN虚拟人软件只能在Linux环境下运行,其可视化界面接口只能接受C Shell脚本程序。在Linux环境下,Omega 3dof力反馈装置提供的应用程序接口只能用C/C++语言访问,不能用C Shell脚本来访问。针灸虚拟现实系统必须由力反馈仪器的控制程序和VOXEL-MAN虚拟人脚本控制程序两个程序共同构成。但是,针灸虚拟现实系统中力反馈仪控制程序必须向VOXEL-MAN虚拟人脚本控制程序传递毫针的坐标数据,这样就产生了两者之间数据传输的问题。

在Linux中,命名管道是最常用的进程间通信机制。命名管道提供一个路径名与之关联,以命名管道的文件形式存在于文件系统中。这样,即使与命名管道的创建进程不存在亲缘关系的进程,只要可以访问该路径,就能够彼此通过命名管道相互通信[5]。通过命名管道不相关的进程也能交换数据,这为力反馈仪控制程序向VOXEL-MAN虚拟人脚本控制程序传递毫针的坐标数据提供可能性。

命名管道中的数据流是半双工单向的,遵循先进先出的规则。我们制定了通过力反馈仪控制程序向VOXEL-MAN虚拟人脚本控制程序传递数据的方案。图5是数据流通过命名管道传输的示意图。

根据以上数据传输的方案,在力反馈控制程序中主要实现了毫针数据的更新,命名管道的创建和向命名管道中写入当前毫针坐标数据三个功能。力反馈仪的控制程序是用C语言编写,并且使用了力反馈仪的程序开发包DHD API 3.0。力反馈仪的控制程序开始时,用DHD API 3.0提供的接口函数dhdOpen启动力反馈仪,再创建一个线程。在该线程中,循环用dhdGetPosition读取毫针的坐标数据,以实时更新毫针坐标数据。在力反馈控制程序中用mkfifo函数创建命名管道,并指定命名管道的文件名参数pathname为fifoserver,指定创建文件的权限参数mode为O_CREAT | O_EXCL,如果命名管道FIFO_SERVER已经存在,则返回一个错误值EEXIST。这样,我们就实现了命名管道的创建。创建好管道文件后,程序进入循环。在循环中,用open函数打开命名管道,设置flags参数为O_WRONLY,指定打开方式为只读方式。再将当前毫针坐标以字符串的形式通过write函数写入命名管道。然后,用close函数来关闭命名管道。如果力反馈仪中毫针未回到起点,则继续循环,直到力反馈仪中毫针回到起点。

在另一方面,在VOXEL-MAN虚拟人脚本控制程序中实现了从命名管道fifoserver读取毫针坐标数据,毫针坐标数据的转换,以及更新毫针位置三个功能。VOXEL-MAN虚拟人脚本控制程序是用C Shell编写的。程序的运行是将脚本程序文件输入VOXAM-MAN虚拟人平台程序开发接口[6]。C Shell程序首先用VOXEL-MAN脚本控制系统中提供的VM命令来绘制虚拟人场景,SP命令来绘制虚拟毫针[7]。然后,程序进入循环。在循环中,用set a1=′cut -d, -f1″fifoserver″′,set a2=′cut -d, -f2 ″fifoserver″′,set a3=′cut -d, -f3″fifoserver″′三个语句来读取命名管道fifoserver中的毫针坐标数据。再按照式(1)-式(4),用矩阵的乘法将力反馈仪坐标系中的毫针坐标数据转换到虚拟人坐标系中的毫针坐标数据。然后用SP: MODIFY POINT POINT= (a1, a2, a3)语句来改变虚拟毫针的位置,使其随着力反馈仪控制终端运动而产生相应的位移。如果虚拟毫针的位置与原点距离小于0.001,表明力反馈仪中毫针回到起点,循环结束。这样,通过VOXMAN虚拟人平台的程序开发接口,从程序开发入手,实现了实时的数据输入和虚拟毫针图像显示。

在CPU为Pentium IV 1.7双核处理器的计算机上,力反馈仪和VOXEL-MAN虚拟人平台之间的数据传输速率为4.5kbps。坐标数据由3个单精度浮点数构成,VOXEL-MAN虚拟人所读取坐标的刷新率为187Hz,能够满足最低图像刷新率[8]为30Hz的要求。所以,命名管道较好地解决了力反馈仪控制程序向VOXEL-MAN虚拟人脚本控制程序传递坐标数据的问题。

4 实验结果和展望

在解决以上几个重要问题后,我们完成了基于虚拟人的针灸虚拟力反馈系统。针灸虚拟力反馈系统的结构图如图6(a)所示,硬件部分主要由计算机和Omega 3dof力反馈装置构成,两者之间用USB接口连接。而软件部分包括力反馈仪控制程序和VOX-MAN虚拟人脚本控制程序以及VOX-MAN虚拟人平台,在SUSE Linux环境下运行。VOX-MAN虚拟人脚本控制程序在VOX-MAN虚拟人平台提供的UI COMMAND接口中运行。力反馈仪控制程序与VOX-MAN虚拟人脚本控制程序通过命名管道来实现。操作者既可以从显示器中看到毫针进入人体组织的动态过程,又可以在力反馈仪控制末端将感受到真实的反作用力。图6(b)是肩髎穴的针灸场景,图6(c)是操作者使用针灸虚拟力反馈系统时在进针过程中反馈力随进针距离变化的波形图。图中,尖峰a点代表皮肤的破皮进针点,而尖峰b点代表肌肉的破皮进针点。该系统达到了两个要求:(1)图6(c)所示与各个组织相作用所产生的反馈力变化与用仪器测得的真实针灸反馈力数据[9]相近,(2)毫针进入不同的组织,力感变化明显,有随层次递进的感觉;达到逼真的体验。在整个训练的过程中,图像显示平滑,虚拟针体反应灵敏,较好地满足了虚拟现实的要求。

在整个针灸虚拟力反馈系统中,本文主要只涉及到了虚拟触觉再现模块的实现,未考虑到针灸引起的组织形变。在今后的工作中,我们将采用粘弹性有限元模型来模拟针刺过程中各个组织的动态变化,使系统更加生动、逼真。

参考文献

[1]Ackeman MJ.The Visible Human Project[J].J.Biocommun,1991,18(2):14.

[2]Spiter V M,Whitlock D G.The visible Human dataset:the anatomicalplatform for human simulation[J].Nat Rec.1998,253(2):49.

[3]Schiemann T,Tiede U,H hne KH.Segmentation of the Visible Humanfor high quality volume based visualization[J].Med.Image Anal,1997,1(4):263-271.

[4]程卓,王海生,闵友江,等.数字人体的针灸力感虚拟现实初步研究[J].中国医疗器械杂志,2007,31(1):5-9.

[5]李玉波,等著.Linux C编程.清华大学出版社,2005:193-206.

[6]Pommert A,H hne K H,Pflesser B,et al.Creating a high-resolutionspatial/symbolic model of the inner organs based on the Visible Human[J].Med.Image Anal,2001,5(3):221-228.

[7]郑雷.结合中医针灸的三维医学影像学研究[D].上海交通大学,2004.

[8]Cagatay Basdogan,Chih-Hao Ho,Mandayam A.et al.Dawson.Force In-teractions in Laparoscopic Simulations:Haptic Rendering of Soft Tis-sues.Medicine Meets Virtual Reality(MMVR),1998:385-391.

脑电生物反馈治疗初探 篇5

1 临床资料

本组440例, 男114例, 女326例。抑郁症230例, 失眠症54例, 精神分裂症90例, 躯体形式障碍36例, 焦虑症24例, 癔症5例, 社交恐惧症1例。

2 治疗方法

在采集病史明确诊断之后, 根据病情不同分别采用不同的反馈调节方式。

2.1 抑郁症

抑郁症患者常表现情绪低落, 悲观厌世, 自我评价低, 动力感不足, 并伴有不同程度的躯体症状, 通过脑电反馈使患者转移注意力, 从而阻断负向思考, 增强动力感。通过放松训练减轻躯体不适, 进而改善情绪, 根据抑郁严重程度的不同, 所需生物反馈的次数也不同, 一般抑郁性反应需要6次, 重度抑郁需要20~30次[1]。

2.2 失眠症

此类患者常处于高度觉醒状态, 表现为肌肉紧张度增高, 应激时表现过度的生理反应, 有些患者可伴有不同程度的焦虑及躯体不适。一般来说对伴有紧张情绪的失眠患者可采用放松训练, 而对那些不伴有焦虑的患者可进行游戏调节反馈[2]。

2.3 焦虑障碍

生物反馈技术治疗焦虑障碍的原理是通过训练降低唤醒水平。脑电反馈的目的在于增加焦虑患者的α脑电活动, 使患者出现一种深度的精神和躯体放松状态[2], 从而减轻焦虑症状。

2.4 躯体形式障碍

此类疾病无明显的器质性改变, 多表现为植物神经功能紊乱和心理生理异常, 其发生发展与心理社会因素有关。通过放松训练能够缓解其症状, 减轻躯体不适主诉。

2.5 精神分裂症

有研究证明[3], 精神分裂症患者能够进行脑电活动的自我控制。通过游戏调节反馈结合放松训练, 恢复期的精神分裂症患者注意力更加集中, 少数患者自知力明显恢复。

3 治疗效果

440例经脑电生物反馈治疗之后, 治愈228例, 显效129例, 好转72例, 1例无效, 其他10例因各种原因中断治疗。

4 体会

4.1 治疗时机的选择

过早或过晚实施生物反馈治疗均可影响患者对治疗的依从性, 过早患者的症状较重, 以至他们无法料理自己的治疗或丧失信心不愿尝试治疗;而过晚患者则认为症状减轻或好转无需治疗, 一般患者在住院2周左右较为适宜。

4.2 治疗前要向患者说明此疗法主要依靠自我训练来控

制大脑功能, 要注意平时练习, 仪器监测与反馈只是帮助自我训练的手段, 最终需要患者的配合才能完成治疗的全过程, 要每天练习, 持之以恒才会有良好的效果。

4.3 治疗中要使患者把握三点

(1) 把握清晰的动画内容和要求。 (2) 注意力集中于治疗, 不可分心。 (3) 治疗结束后要与治疗师交流本次治疗所出现的问题和感受, 平时也可回忆治疗过程, 理解反馈信息的含义。

5 讨论

随着经济发展, 竞争意识的增强, 精神障碍和心身疾病的发病率和严重性越来越受到关注和重视。相比传统的治疗方法, 生物反馈治疗安全有效, 无药物副作用, 并可增加患者参与治疗的主动性。近年来, 随着心身医学的发展及生物医学工程的进步, 生物反馈技术特别是以脑电生物反馈为基础的治疗程序正取得日新月异的进展。但生物反馈治疗也面临着巨大的考验———即在较长的一段时间内临床工作人员和患者的认同将是此技术推广的最大障碍。

参考文献

[1]Uhlmann C, Froscher W.Biofeedback treatment in patients with refractory epilepsy:changes in depresion and control orientation[J].Seizure, 2001, 10 (1) :34

[2]刘知源, 周小东.生物反馈在精神医学中的应用进展[J].临床心身疾病杂志, 2005, 11 (4) :378