指導教授：趙福杉臺灣大學：醫學工程學研究所何威毅Ho, Wei-YiWei-YiHo2014-11-302018-06-292014-11-302018-06-292014http://ntur.lib.ntu.edu.tw//handle/246246/264456脊髓損傷(Spinal Cord Injury)造成肌肉癱瘓而使傷者無法完成坐到站(Sit-to-stand)，此為日常生活中最常使用到的動作之一。周邊神經電刺激(Peripheral Nerve Stimulation, PNS)可被用以改善及恢復肌肉的功能，可使肌肉達到最大收縮(Maximal Contraction) – 完成坐到站之前提，然而，其安全性及電刺激參數和肌肉收縮力量之關係尚不清楚。本研究實現一可程式化神經電刺激器，藉由可任意調整參數如電流強度、頻率、Pulse Duration及Burst Duration之特性，以及結合微小化的力感測裝置計算肌肉收縮力量，在牛蛙動物實驗中，找到一組最低能量電刺激參數使肌肉達到最大收縮(Maximal Contraction, MC)，此參數為1 Hz，0.327 mA，6 ms Burst Duration，1 ms Pulse Duration，448.54 μJ。Patients with spinal cord injuries lose their motor control and cannot transfer from sit to stand motion, which is of great importance for mobility and independence in daily life. To assist transfer, maximal contraction of lower limb muscles are necessary and can be achieved by peripheral nerve stimulation. However, the relation between stimulating parameters and force of contraction is not known. In our research, a programmable electrical nerve stimulator with a bi-phasic, constant-current output and a miniaturized force measurement device are implemented. Parameters such as current amplitude, frequency, burst duration, and pulse duration can be adjusted arbitrarily. In animal experiment of bullfrogs, a set of stimulating parameters, 1 Hz, 0.327 mA, 6 pulses with pulse duration of 1 ms, and 448.54 μJ, is found to achieve maximal contraction of gastrocnemius with minimal energy delivery.致謝 i 摘要 ii Abstract iii 目錄 iv 圖目錄 vi 表目錄 vii 一、前言 1 二、研究目的 3 三、實驗設計 4 3.1 可程式化神經電刺激系統 4 3.1.1 電刺激系統考量 4 3.1.2 電刺激系統架構 5 3.1.2.1 Altera DE2 5 3.1.2.2 數位類比轉換介面 5 3.1.2.3 光隔離介面 7 3.1.2.4 定電流源輸出介面 8 3.1.2.5 Neural Interface 9 3.2 力量量測系統 10 3.3 動物實驗設計 13 3.3.1 實驗動物準備 13 3.3.2 實驗步驟 13 四、結果 15 4.1 電刺激系統 15 4.1.1 電刺激系統參數定義 16 4.1.2 電刺激系統校正 18 4.2 力量量測系統校正 19 4.3 動物實驗 20 4.3.1 刺激電流之選擇 20 4.3.2 Maximal Contraction之定義 21 4.3.3 Strength Duration Curves with different percentages of MC 22 4.3.4 Energy Duration Curves with different percentages of MC 23 五、討論 25 5.1 電刺激系統 25 5.2 動物實驗 27 六、結論 28 七、未來展望 29 參考文獻 302347159 bytesapplication/pdf論文公開時間：2019/08/25論文使用權限：同意有償授權(權利金給回饋學校)脊髓損傷坐到站周邊神經電刺激最大收縮最小能量傳遞thesishttp://ntur.lib.ntu.edu.tw/bitstream/246246/264456/1/ntu-103-R01548005-1.pdf