电子计算机在康复医疗中的应用

随着微电子技术的高速发展，小型、微型电子计算机已应用于康复医疗，作为补偿、代替或评价残疾人功能的有效手段。
运动系统功能辅助
卧床环境控制系统 能给丧失四肢活动能力的高位截瘫患者提供享受教育、通讯联系、娱乐和其他需求。例如多功能床、叫铃、电话、打字机、翻书页器、吃饭辅助器、洗澡辅助器、大小便辅助器等。这类环境控制系统主要由微计算机、电视显示器、打印机和磁盘组成。显示器上列出了所有外围设备名称并用箭头指出当前选中的设备。使用时，若采用气功换能器患者仅需按规定对它进行吸气或呼气即可控制箭头改变位置。若是该设备还有子功能可供选择，如电视机的各个频道、音量、色彩等，控制系统就会在显示器上继续列出，供患者进一步选择。
常用的有气功换能器操作环境控制系统； 还有用舌接触一对电极而导通或截止的舌动开关； 用身体一部分遮蔽红外线光束来产生信号的红外线开关以及声音识别来控制系统工作。在环境控制系统里，还有字符处理的能力。它利用电视屏幕上半部分作为字母，数字和一些特
呼气换能器选中上半部分的字母时，就会在屏幕的下半部分显示出同样的字母、符号。患者可以用这种方式来写信等。必要时，还可以通过与系统连接的打印机将信件等输出。
机械手辅助装置 专为高位截瘫病人设计。由微机控制，机械手通常固定在转动台上，臂长60cm，肩膀上有两个自由度，手肘上有1个自由度，手腕上有3个自由度，通过附在病人下巴上的换能装置或用声控，使机械手按需要完成各种任务，如日常生活活动 (包括食物预备、喂饭、清理个人卫生等)、个人事务(操作个人计算机、电传以及进行办公资料处理)以及娱乐（电子游戏和绘画等）。
带微机的假肢 用微机识别肌电反馈、声音或视向等信号，并控制假肢完成各种动作。为了使患者在日常生活中充分发挥假手的作用，对其所有的关节都能活动是很重要的。目前在假手里可最多安装11个马达来驱动，其中，胳臂3个，手肘2个，手腕1个，每个手指各1个。当采用肌电反馈信号作为控制方式时，通常采用AR(Autoregressive)模型识别肌电内所含的信息，如抓、捏等动作。若是采用患者声带振动和视向定位同步控制，声带命令系统是通过一个附于喉咙的压缩型拾音器提取信号的。随后，经滤波获得高低音成分作为控制命令信号。这部分可由一台微机系统数据处理。视向命令系统是根据人们看一个空间物体时头部总是随视线方向自然地转向和倾斜习惯而设计的。当计算机确定物体在空间的位置时，驱动所有的马达，使假肢象正常手臂一样，朝向眼睛看物体时的方向运动。
计算机行走系统 是为帮助瘫痪患者重新获得走路能力的一种装置。通常，下肢瘫痪的人无法站立和行走，这不是肌肉、骨胳之疾病，而是神经传导系统障碍，使大脑发出的“走路”指令无法传递到腿部肌肉，以致无法指挥腿部的动作。计算机行走系统由传感器、计算机和电刺激器三部分组成。使用时，把神经系统完好部位发出的肌电信号输入计算机进行识别，随后人为地给肌肉或支配肌肉运动的神经施加一串电脉冲，使肌肉产生收缩，从而恢复行走功能。作为控制信号的除肌电外，还可以用关节角度计等换能器。
动力外骨胳矫形器 用于患肌肉萎缩或高位截瘫的患者，达到行走的目的。它由外骨胳架支撑下肢、电动液压激活器提供动力驱动外骨胳架活动。传感系统则用于检测步态，微计算机用于控制整个装置工作。使用时，把外骨胳套穿上，患者髋、膝和踝关节在天平面作一维自由度活动。附在各关节上的电位计，装在足下压力传感器以及附在身上、推车上的超声传感器分别测出关节角度变化、步态以及路径等。计算机处理这些数据后，驱动装在外骨胳套上的电动液压激活器。患者只要按开关发出启动、停止命令，就能改变行走的节奏和步距。目前，这类装置只能在室内进行康复训练。随着技术的改进，今后将有希望使患者上、下楼梯或爬山。
感觉系统功能补偿 有如下几方面：
计算机聋哑儿童训练器 是一种带微型计算机的分析发音、训练说话的装置。正常儿童呀呀学语是从模仿他听到的声音，并同自己发音进行比较，从而判断自己发音是否准确开始的。先天性耳聋的儿童由于失去听觉，不能决定自己发音是否准确，而变成又聋又哑。根据聋哑儿童的这些特点，计算机聋哑儿童训练器由两部分组成，第一部分用脱机的方式，对存入磁带的病态发音进行分析，并提取特征值。第二部分用联机的方式，适时地对患儿模仿的声音进行采样，并与特征值比较，然后将结果在学生屏幕上显示。提取病态发音可由鼻音换能器、喉音换能器和麦克风完成。并经它们各自的检测和滤波后送入模/数转换器。此处，鼻音换能器主要用来区别[m]、[n]这样的辅音，而喉音换能器则用来区分[p]、[b]这样的清辅音和浊辅音。这样装置在康复医疗机构使用可以使患儿能初步掌握发音能力，而且减轻了原来临床医生的训练工作量。
人工耳蜗 是一种特殊的人造神经，用于听神经受损的耳聋患者。各种类型的人工耳蜗均具有如下4种器件：拾音的微音器；把声音转变成为电信号的微电子处理器；把信号转送给植入部分的传导系统；一根细长的电极。医师把这根电极小心地插入到耳蜗的内隐窝，以便使电刺激能直接传入到一个部位或几个部位的听神经纤维。此外，微处理器芯片接收输入的说话声，并识别和跟踪第二共振峰的频谱特征 （口形和嘴唇形成的说话的一系列共振频率） 、基频（声带振动频率） 和第二共振峰能量(第二共振峰音量，以dB计)。随后把这三部分的信息通过装在耳外的发送器线圈变为射频波传递到植入耳内的接收器（装在颞骨乳突部的一个孔内），经这个接收器把射频信号译成一系列电脉冲，并输出到沿耳蜗的鼓阶放置的电极。由于目前植入耳内的微电极数目有限，还仍然难于识别多音节的单词发音，因此，临床植入问题还有待于改进。
盲人阅读机 是一种提供盲人阅读一般印刷品的装置。它的输入部分是一个笔状的影像探头，能自动地在铅印、规范的印刷品上移动。在控制部分，采用一台微计算机接收来自光电输入的二进制数据，经执行数据压缩，形状比较等软件处理后，送往触觉阅读部分。目前触觉显示有几种方法，一种是将皮肤表面电极附在人体的最敏感区域如前额、腹部、前臂。按照一定编码用电脉冲刺激的方式显示； 另一种是在一个显示台上采用电刺激产生字形。每个字形由10×7点阵产生。每个点是用导电橡胶制作的。此外还可以用机械触动的方式来显示字形。阅读时，需将手指放在台上感觉出字形。
电脑导盲器 为了帮助盲人行走而设计。这类装置通常由障碍物检测子系统、地标感应子系统、中共处理子系统、导盲图子系统以及通讯子系统组成。使用时，通过声纳、红外光换能器检测出路中的障碍物，并通过涂白线的地标作为前进的路标。若到达每个转弯处，盲人可下命令决定左、右、朝前或停止。但万一该盲人不熟导向，这样只需他赋于开始码和目的地码，完全靠电脑导盲器来决定是否有路径到达目的地。若是有多条路径存在，装置选择最短路径且引导。
康复疗效评定 计算机化的步态分析系统是用于测量步行时的运动轨迹、每个关节弯曲的角度、扭矩、速度、加速度、跨步长度、节奏、支撑相和摆动相时间以及动态肌电图变化等参数的装置。它由力板、摄像系统、动态肌电图分析系统以及计算机系统四部分组成。若扩展，还可以测量残疾人步行时能量消耗。在康复治疗中，可利用这些参数，对矫形、安装假肢、偏瘫的患者步态作出定量分析、评定以及制定训练程序。