Development of EMG-Triggered FES System and Optimal Electrode Location for Chronic Hemiplegic Patients

The purpose of this study was to develop EMG triggered FES system for restoration of upper extremity function in chronic hemiplegic patients and to identify the optimal location of electrode application for the EMG triggered FES system which produces effective muscle contraction and detects EMG activity for extension in the wrist and finger joints. The stimulus system was composed of EMG measuring component, constant current component and the program for muscle contraction by EMG triggered FES and passive FES. Parameter of electrical stimulation was 35 ㎐ in frequency, 150 ${\mu}\textrm{s}$ in pulse width and symmetric bi-phasic wave. In 15 hemiplegic patients, EMG triggered FES was applied to the proximal half of forearm which was divided into 12 areas. The most sensitive area for measuring EMG activities during extension of the wrist and fingers was area 4, 5 and the optimal location of electrical stimulation for producing extension of the wrist and fingers was area 4, 5, 7, 8. These results suggest that the area 4 and 5 was considered as the most optimal location of electrode application for measuring EMG activities as well as producing extension of the wrist and fingers by EMG triggered FES system.

편마비 환자를 위한 근전도 유발 기능적 전기자극기의 개발과 이상적인 전극부착 위치

편마비 환자에서 상지 기능을 효과적으로 회복시키기 위하여 근전도 유발 기능적 전기자극기 개발과 편마비 환자를 대상으로 손목, 수지신전 운동 시 가장 효과적으로 근수축을 감지 할 수 있는 위치와 전기 자극 시 가장 이상적인 손목, 수지 신전 운동이 일어나는 부위를 탐색하여 두 부과가 일치하는 이상적인 전극부착 위치를 설정하였다. 1) 전기자극 시스템으로 EMC 계측부, 정전류 회로부를 개발하고 프로그램으로는 근전도 유발 전기자극기와 Passive FES의 동작이 가능한 형태로 개발하였다 자극조건은 주파수 35 Hz, 펄스폭 150 ${\mu}\textrm{s}$, 비대칭적 이상성 파형을 선택하였다. 2) 상지 편마비 환자 15명을 대상으로 전완의 근위부 1/2부위를 12개의 영역으로 나눈 후 근위부의 외측으로부터 영역의 순서를 정하였다. 각 영역에서 환자의 손목을 신전 하였을 때 근전도 유발 자극기가 감지하는 활동전위의 진폭을 측정하였으며 가장 크게 감지된 영역은 4, 5 영역이었고, 전기자극을 시행하였을 때 손목과 수지부위가 신전 되는 모양이 이상적인 영역은 4, 5, 7, 8 영역이었다. 근전도 유발 전기자극을 시행하였을 때 근 수축을 감지하여 근전도 유발 전기자극이 일어나는 일련의 과정이 이상적인 영역은 해부학적으로 4, 5 영역이었다.