針對目前電療設備存在治療手段單一、治療與評估設計分離等問題,開發了一種集中、低頻治療和疼痛評估為一體的系統。以單片機C8051F020為核心,通過電路設計和軟件編程,實現了治療參數的隨意切換及壓痛閾值采集、顯示與儲存等功能。實驗結果表明,系統輸出的刺激波的波形、電流強度、頻率、占空比可調并準確可靠;獲取的壓痛閾值(PPT)精確度高(＜0.3 N)、穩定性好,能有效指導精確治療時電刺激治療參數的選擇。該系統為臨床治療和療效評估提供了良好的技術支持。
引用本文： 梁春燕, 田學隆, 俞雪鴻, 羅洪艷. 中低頻電療及疼痛評估系統的設計. 生物醫學工程學雜志, 2014, 31(3): 558-562. doi: 10.7507/1001-5515.20140104 復制
版權信息： ?四川大學華西醫院華西期刊社《生物醫學工程學雜志》版權所有，未經授權不得轉載、改編
引言
電刺激作為疼痛治療領域中一種不可缺少的治療手段，通過啟動人體自發的內源性的痛覺調制系統，激發人體的自然止痛物質釋放緩解疼痛[1]，同時導通經絡[2]，促進血液循環，改善疲勞和關節活動障礙，達到最終消除疼痛的目的。電刺激按頻率分低頻和中頻等，前者主要用于較淺部位的疼痛治療；后者通過降低人體阻抗，在人體組織中可達到較深的深度，因此常用于較深部分的刺激[3]。而現有的電療設備，通常只能進行單一的中頻或低頻刺激，性價比低且不利于便攜。此外，由于疼痛治療和評估標準目前還沒有做到明確和統一，缺乏遠期療效的觀察和評估，所以很難從中篩選出最佳的治療方案以指導實際治療。因此，需要一種能客觀定量地反映患者疼痛程度的檢測方法，有利于使康復治療更加規范化，有利于疼痛治療和評估。文獻[4-5]中提到電刺激能夠提高壓痛閾值(pressure pain threshold，PPT)，疼痛的改善與PPT的升高呈正相關，而PPT能將疼痛程度量化，客觀地反應疼痛程度，同時PPT的測量具有無創、安全可控、較高的可重測性等優點[6]，在實驗研究中，PPT已被廣泛用于身體不同部位的疼痛評估[7]并指導和評估電刺激治療。
針對上述問題，在考慮多功能、低成本、實用性的基礎上，本文開發了一套基于單片機C8051F020集治療與疼痛評估為一體的系統。該系統結合中低頻刺激的優點，產生刺激效果不同的波形，克服治療時機體的適應性，提高了療效。同時，通過壓痛閾值采集模塊記錄治療前后的PPT進行疼痛評估，進而選擇最佳的治療模式。
1 硬件設計
硬件系統框圖如圖 1所示，主要由C8051F020單片機控制電路、中頻刺激電路、低頻刺激電路、疼痛閾值采集電路、配置電路、液晶顯示電路、Boost升壓電路、壓控雙向恒流電路、按鍵電路、電源電路等組成。中低頻刺激模塊實現不同刺激波的產生，PPT采集模塊實現PPT的采集和處理，液晶顯示和按鍵模塊用于人機交互實現治療參數的設置、PPT最大值和波形的動態顯示，電源模塊、Boost升壓電路以及低電壓檢測電路為系統提供正常的電壓，報警電路用于當電路出現異常情況時關斷電源。
圖1
系統硬件框圖
Figure1.
Block diagram of system hardware
1.1 主控芯片選擇
系統選用單片機C8051F020為主控芯片[8]，完成以下功能：① 產生頻率、占空比可調的控制信號；② 產生頻率可調的方波、正弦波、梯形波等波形；③ PPT的采集、處理、顯示、存儲。該芯片為片上混合系統，集成了多路模擬開關的12位、100 ksps的模/數轉換器 (analog to digital converter,ADC)、兩個片內12位數/模轉換器 (digital to analog converter,DAC)、串行外設接口(serial peripheral interface,SPI)以及5個16位定時器(Time0、Time1、Time2、Time3、Time4)等。因此，減少了外圍芯片的使用，增加了硬件系統的穩定性。綜上所述，該芯片能滿足系統控制、AD轉換、DA轉換和通信要求。
1.2 低頻刺激模塊
根據文獻[9]研究的實現不同治療效果的方法，對正弦波、方波、梯形波等波形進行組合從而模擬針灸、捶擊、按摩等。單片機C8051F020通過DAC1產生不同的刺激波形作為壓控雙向恒流電路的輸入電壓Vin，如圖 2所示。定時器Time0產生PWM(pulse width modulation)波由端口P1.3和P1.4輸出，通過反相器74LS04驅動后送入光耦TLP628進行隔離，產生兩組極性相反的脈沖信號 (PWM1、PWM4)和(PWM2、PWM3)，然后進入4片晶體管2SC2240構成雙極性控制電路控制Q1、Q2、Q3、Q4的關斷。配合恒流電路即可產生頻率、幅度、占空比、波形可調的雙極性刺激波，經表面電極作用于人體。
圖2
壓控雙向恒流電路
Figure2.
Voltage-controlled bipolar constant current circuit
1.3 中頻刺激模塊
中頻刺激模塊主要由調幅電路、微分整流電路、中頻輸出電路等組成，采用低頻調制中頻電療法實現了多種信號對指數脈沖的調幅。低頻波有1~150 Hz的正弦波、方波、三角波以及梯形波，由單片機DAC0產生。治療波形為指數脈沖波[10]，頻率為2 kHz、4~7 kHz[11]。低頻波和定時器Time1產生的方波通過調幅電路合成調制波形后經微分電路生成雙極性指數波，接著采用全波線性絕對值整流電路把雙極性信號轉換為單極性信號，以此作為壓控雙向恒流電路的輸入信號Vin，最后通過表面電極作用于人體。梯形調制脈沖波如圖 3所示。
圖3
刺激波形
Figure3.
Simulating wave
1.4 壓痛閾值采集模塊
閾值采集模塊由拉壓傳感器和信號調理電路組成，實現PPT的采集。根據人體PPT的幅度變化范圍，模塊選用了高精度的拉壓傳感器，其量程為10 kg，能承受15 kg的過壓，綜合誤差為滿量程的0.05%，即誤差在±5 g范圍內波動，符合人體PPT測量的要求[12]。其內部將箔式應變片貼在合金鋼彈性體上以構成差動全橋電路。此種設計顯著改善了測量的精度和線性，克服了以往閾值獲取設備靈敏度低的問題[13]。橋路電阻的相對變化率ΔR/R正比于壓力大小，微小的壓力變化就能改變全橋電路的平衡狀態，產生mV級的輸出信號。
信號調理電路如圖 4所示，包括前置差分放大電路、零點校正電路、低通濾波電路。圖 4(A)為前置差分放大電路，選用高增益、低噪聲、極小失調電壓的儀用放大器AD620，對傳感器輸出的mV級電壓信號進行高精度的放大。圖 4(C)為零點校正電路，滑動變阻器R50所形成的電壓經過放大器OP07C進行阻抗變換，再通過放大器AD620的內部電阻加到其同相輸入端，校正了傳感器橋路不平衡所產生的附加電壓，同時也減小了輸入失調電壓對測量值的影響。接著通過壓控電壓源二階低通濾波器，如圖 4(B)所示，對前置放大器引入的噪聲和環境噪聲進行處理，并對信號進行二次放大后進行AD轉換。
圖4
信號調理電路
Figure4.
Signal conditioning circuit
1.5 存儲模塊和液晶顯示模塊
外部存儲器主要用于存儲刺激參數和疼痛閾值，以便分析疼痛閾值的變化趨勢從而評估治療效果。選用意法半導體公司推出的高速串行FLASH-M25P128存儲器，其體積較小，通過SPI接口與單片機相連。液晶顯示模塊主要用于動態顯示壓力值、實時的壓力曲線及各項刺激參數，選用5 V電壓供電的圖形點陣液晶顯示模塊CF12864-3VER02。系統運行時，通過外部按鍵操作和液晶顯示，就可實現人機交互，便于實際治療和疼痛的動態評估。
2 軟件設計
系統軟件設計主要功能有：接收按鍵輸入；PPT的采集、轉換、處理、動態顯示、存儲；刺激參數的顯示和刺激過程的控制。流程圖如圖 5所示，開機自檢后，先選擇PPT獲取功能，實現PPT的獲取與記錄并對治療部位進行準確定位；然后切換至刺激治療模式，進入刺激參數設置階段，參數設置主要包括治療模式、波形、頻率、占空比、刺激強度以及刺激時間設定，用戶可直接選擇默認值，也可通過按鍵進行自定義設置，如參數的粗調、細調、增加、減少。參數設定好后，按下“Start”鍵，開始刺激輸出。在刺激過程中可以通過“Stop”鍵終止運行而選擇其它的刺激參數。當達到設定的刺激時間，系統自動停止，用戶可重新設置參數。
圖5
系統軟件流程圖
Figure5.
Flow chart of system software
3 系統驗證與實驗
3.1 電刺激模塊參數及分析
電刺激模塊輸出的波形、幅值、頻率、占空比及刺激時間可根據需要自行調節，滿足各項性能指標。波形有方波、正弦波、梯形波、三角波及組合波形，電流強度1~20 mA可調；低頻模塊頻率1~200 Hz可調，占空比50~500 μs可調；中頻模塊調制波頻率為1~150Hz，治療波為指數脈沖波，頻率為2 kHz、 4~7 kHz。
選用3 kΩ電阻代替人體阻抗進行仿真實驗，通過示波器觀察輸出各參數的準確率，測試結果表明系統精度較高，如電流精度可達0.3 mA，相對誤差不超過5%。輸出電流線性度測試如圖 6所示，可看出輸出電流具有良好的線性度。圖 7是恒流輸出測試曲線，結果表明，當負載電流≤10 mA，負載電阻在≤7 K時，電流保持恒流特性。一般情況下，人體電阻在3~4 K左右，因而在此范圍內能得到良好的恒流輸出。
圖6
電流線性度測試
Figure6.
Linearity test of current output
圖7
恒流輸出測試
Figure7.
Test of constant current output
3.2 疼痛閾值采集模塊標定與實驗
為驗證閾值采集模塊的測量精度，選用了e=10 d(d=0.1 g)的電子天平稱量砝碼，以電子天平標稱值F(F=mg，m為砝碼的質量，g取9.8 N/kg)為橫坐標，系統實測值為縱坐標描點，依據最小二乘原理獲得的擬合曲線如圖 8所示。可看出：各點分布在擬合直線的附近，無明顯畸變點；擬合曲線具有較好的線性度。同時，實測值與天平標稱值的絕對誤差＜0.3 N，即相對誤差不超過5%；誤差較小，說明系統精度較高。
圖8
坐標點的分布及其擬合曲線
Figure8.
Point distribution and fitted curve
標定之后，采用本模塊對健康人體常見疼痛疾病的好發部位進行了PPT的采集，如肩周炎相關的崗上肌與菱形肌，跟腱炎相關的腓腸肌。測試對象為堅持跑步的健康男性，采用標記筆在受試者肩部、背部、腿部左右對稱地標記出12個點。測試開始前一天，受試者停止跑步，連續測量4 d，均在每天17:00~19:00。每天對12個測試點分別進行5次PPT測量并求其平均值，每次時間間隔為20~30 s。測試過程中保持受測肌肉充分放松，為了減小速度不均勻對實驗結果的影響，施測者在手動加壓過程中控制設備緩慢均勻加壓[13]。采用接觸面積為1 cm2的半球形探測器進行PPT檢測，保持測試長軸對準測試點并且垂直于測試點皮膚，當受測者剛能感覺疼痛時馬上喊“疼”，然后記錄受測點的PPT值。采用SPSS 18.0統計軟件進行數據分析，其中右側6個測試點的PPT在4 d內的變化情況如圖 9和表 1所示，以P＜0.05為差異有統計學意義。可看到，受試對象不同部位的PPT均值在一定的范圍內上下波動，各個測量值之間的波動較小，標準差s最大為1.76 N/cm2。人體右側腓腸肌內側PPT值在第4 d明顯高于第1 d(P＜0.05)。初步分析，認為由于人體的自我調節功能，使得運動而導致的肌肉酸痛得到緩解。故PPT均值升高，能反應疼痛的狀況有所減輕。
圖9
右側受測點PPT值變化
Figure9.
Changes of PPT value in right points
實驗結果表明，疼痛閾值采集模塊操作簡便、穩定性好，測量精度較高，采集到的疼痛閾值能準確反映施于被測部位的壓力值，可用于最佳刺激參數的尋找和對疼痛機理的研究，能有效地進行疼痛評估，從而指導治療。
3.3 平臺實驗效果
刺激電極選用50 mm×50 mm的導電橡膠電極,為確保電極與刺激點皮膚的良好接觸，對靶部位進行清潔后固定電極。根據疼痛部位的神經、肌肉的走行分布,確定其刺激點或選取相關的腧穴，從而達到良好的刺激效果。實驗表明，通過調節刺激波形的組合、波寬、頻率等參數能產生類似于針灸、捶擊、按摩、刮痧、推拿等效果。脈寬較窄時，受試者出現輕微的振動感；脈寬較寬時受試者出現麻痛感；脈寬由窄變寬且脈沖組間隔不變時，易產生按摩感覺等。
表1
右側受測點連續4 d PPT值的均值和方差(4 結論
本文設計的中低頻電療及疼痛評估系統利用高性能的模塊化硬件，結合高效靈活的軟件完成疼痛治療和評估，與其他理療設備相比：該系統結合了中低頻刺激的優點，刺激參數精確可調，輸出波形能有效地模擬針灸、捶擊、按摩、刮痧、推拿等效果，同時克服了治療時機體的適應性。治療和疼痛評估相結合可對疼痛進行長期的科學評估和治療方案的指導，從而達到規范化治療的目的。系統以單片機代替計算機實現了數據采集、波形產生、外部FLASH存儲器存儲和液晶顯示等功能，具有成本低、體積小、便攜性好、操作簡單等優點，可廣泛應用于臨床治療和療效動態評估。
引言
電刺激作為疼痛治療領域中一種不可缺少的治療手段，通過啟動人體自發的內源性的痛覺調制系統，激發人體的自然止痛物質釋放緩解疼痛[1]，同時導通經絡[2]，促進血液循環，改善疲勞和關節活動障礙，達到最終消除疼痛的目的。電刺激按頻率分低頻和中頻等，前者主要用于較淺部位的疼痛治療；后者通過降低人體阻抗，在人體組織中可達到較深的深度，因此常用于較深部分的刺激[3]。而現有的電療設備，通常只能進行單一的中頻或低頻刺激，性價比低且不利于便攜。此外，由于疼痛治療和評估標準目前還沒有做到明確和統一，缺乏遠期療效的觀察和評估，所以很難從中篩選出最佳的治療方案以指導實際治療。因此，需要一種能客觀定量地反映患者疼痛程度的檢測方法，有利于使康復治療更加規范化，有利于疼痛治療和評估。文獻[4-5]中提到電刺激能夠提高壓痛閾值(pressure pain threshold，PPT)，疼痛的改善與PPT的升高呈正相關，而PPT能將疼痛程度量化，客觀地反應疼痛程度，同時PPT的測量具有無創、安全可控、較高的可重測性等優點[6]，在實驗研究中，PPT已被廣泛用于身體不同部位的疼痛評估[7]并指導和評估電刺激治療。
針對上述問題，在考慮多功能、低成本、實用性的基礎上，本文開發了一套基于單片機C8051F020集治療與疼痛評估為一體的系統。該系統結合中低頻刺激的優點，產生刺激效果不同的波形，克服治療時機體的適應性，提高了療效。同時，通過壓痛閾值采集模塊記錄治療前后的PPT進行疼痛評估，進而選擇最佳的治療模式。
1 硬件設計
硬件系統框圖如圖 1所示，主要由C8051F020單片機控制電路、中頻刺激電路、低頻刺激電路、疼痛閾值采集電路、配置電路、液晶顯示電路、Boost升壓電路、壓控雙向恒流電路、按鍵電路、電源電路等組成。中低頻刺激模塊實現不同刺激波的產生，PPT采集模塊實現PPT的采集和處理，液晶顯示和按鍵模塊用于人機交互實現治療參數的設置、PPT最大值和波形的動態顯示，電源模塊、Boost升壓電路以及低電壓檢測電路為系統提供正常的電壓，報警電路用于當電路出現異常情況時關斷電源。
圖1
系統硬件框圖
Figure1.
Block diagram of system hardware
1.1 主控芯片選擇
系統選用單片機C8051F020為主控芯片[8]，完成以下功能：① 產生頻率、占空比可調的控制信號；② 產生頻率可調的方波、正弦波、梯形波等波形；③ PPT的采集、處理、顯示、存儲。該芯片為片上混合系統，集成了多路模擬開關的12位、100 ksps的模/數轉換器 (analog to digital converter,ADC)、兩個片內12位數/模轉換器 (digital to analog converter,DAC)、串行外設接口(serial peripheral interface,SPI)以及5個16位定時器(Time0、Time1、Time2、Time3、Time4)等。因此，減少了外圍芯片的使用，增加了硬件系統的穩定性。綜上所述，該芯片能滿足系統控制、AD轉換、DA轉換和通信要求。
1.2 低頻刺激模塊
根據文獻[9]研究的實現不同治療效果的方法，對正弦波、方波、梯形波等波形進行組合從而模擬針灸、捶擊、按摩等。單片機C8051F020通過DAC1產生不同的刺激波形作為壓控雙向恒流電路的輸入電壓Vin，如圖 2所示。定時器Time0產生PWM(pulse width modulation)波由端口P1.3和P1.4輸出，通過反相器74LS04驅動后送入光耦TLP628進行隔離，產生兩組極性相反的脈沖信號 (PWM1、PWM4)和(PWM2、PWM3)，然后進入4片晶體管2SC2240構成雙極性控制電路控制Q1、Q2、Q3、Q4的關斷。配合恒流電路即可產生頻率、幅度、占空比、波形可調的雙極性刺激波，經表面電極作用于人體。
圖2
壓控雙向恒流電路
Figure2.
Voltage-controlled bipolar constant current circuit
1.3 中頻刺激模塊
中頻刺激模塊主要由調幅電路、微分整流電路、中頻輸出電路等組成，采用低頻調制中頻電療法實現了多種信號對指數脈沖的調幅。低頻波有1~150 Hz的正弦波、方波、三角波以及梯形波，由單片機DAC0產生。治療波形為指數脈沖波[10]，頻率為2 kHz、4~7 kHz[11]。低頻波和定時器Time1產生的方波通過調幅電路合成調制波形后經微分電路生成雙極性指數波，接著采用全波線性絕對值整流電路把雙極性信號轉換為單極性信號，以此作為壓控雙向恒流電路的輸入信號Vin，最后通過表面電極作用于人體。梯形調制脈沖波如圖 3所示。
圖3
刺激波形
Figure3.
Simulating wave
1.4 壓痛閾值采集模塊
閾值采集模塊由拉壓傳感器和信號調理電路組成，實現PPT的采集。根據人體PPT的幅度變化范圍，模塊選用了高精度的拉壓傳感器，其量程為10 kg，能承受15 kg的過壓，綜合誤差為滿量程的0.05%，即誤差在±5 g范圍內波動，符合人體PPT測量的要求[12]。其內部將箔式應變片貼在合金鋼彈性體上以構成差動全橋電路。此種設計顯著改善了測量的精度和線性，克服了以往閾值獲取設備靈敏度低的問題[13]。橋路電阻的相對變化率ΔR/R正比于壓力大小，微小的壓力變化就能改變全橋電路的平衡狀態，產生mV級的輸出信號。
信號調理電路如圖 4所示，包括前置差分放大電路、零點校正電路、低通濾波電路。圖 4(A)為前置差分放大電路，選用高增益、低噪聲、極小失調電壓的儀用放大器AD620，對傳感器輸出的mV級電壓信號進行高精度的放大。圖 4(C)為零點校正電路，滑動變阻器R50所形成的電壓經過放大器OP07C進行阻抗變換，再通過放大器AD620的內部電阻加到其同相輸入端，校正了傳感器橋路不平衡所產生的附加電壓，同時也減小了輸入失調電壓對測量值的影響。接著通過壓控電壓源二階低通濾波器，如圖 4(B)所示，對前置放大器引入的噪聲和環境噪聲進行處理，并對信號進行二次放大后進行AD轉換。
圖4
信號調理電路
Figure4.
Signal conditioning circuit
1.5 存儲模塊和液晶顯示模塊
外部存儲器主要用于存儲刺激參數和疼痛閾值，以便分析疼痛閾值的變化趨勢從而評估治療效果。選用意法半導體公司推出的高速串行FLASH-M25P128存儲器，其體積較小，通過SPI接口與單片機相連。液晶顯示模塊主要用于動態顯示壓力值、實時的壓力曲線及各項刺激參數，選用5 V電壓供電的圖形點陣液晶顯示模塊CF12864-3VER02。系統運行時，通過外部按鍵操作和液晶顯示，就可實現人機交互，便于實際治療和疼痛的動態評估。
2 軟件設計
系統軟件設計主要功能有：接收按鍵輸入；PPT的采集、轉換、處理、動態顯示、存儲；刺激參數的顯示和刺激過程的控制。流程圖如圖 5所示，開機自檢后，先選擇PPT獲取功能，實現PPT的獲取與記錄并對治療部位進行準確定位；然后切換至刺激治療模式，進入刺激參數設置階段，參數設置主要包括治療模式、波形、頻率、占空比、刺激強度以及刺激時間設定，用戶可直接選擇默認值，也可通過按鍵進行自定義設置，如參數的粗調、細調、增加、減少。參數設定好后，按下“Start”鍵，開始刺激輸出。在刺激過程中可以通過“Stop”鍵終止運行而選擇其它的刺激參數。當達到設定的刺激時間，系統自動停止，用戶可重新設置參數。
圖5
系統軟件流程圖
Figure5.
Flow chart of system software
3 系統驗證與實驗
3.1 電刺激模塊參數及分析
電刺激模塊輸出的波形、幅值、頻率、占空比及刺激時間可根據需要自行調節，滿足各項性能指標。波形有方波、正弦波、梯形波、三角波及組合波形，電流強度1~20 mA可調；低頻模塊頻率1~200 Hz可調，占空比50~500 μs可調；中頻模塊調制波頻率為1~150Hz，治療波為指數脈沖波，頻率為2 kHz、 4~7 kHz。
選用3 kΩ電阻代替人體阻抗進行仿真實驗，通過示波器觀察輸出各參數的準確率，測試結果表明系統精度較高，如電流精度可達0.3 mA，相對誤差不超過5%。輸出電流線性度測試如圖 6所示，可看出輸出電流具有良好的線性度。圖 7是恒流輸出測試曲線，結果表明，當負載電流≤10 mA，負載電阻在≤7 K時，電流保持恒流特性。一般情況下，人體電阻在3~4 K左右，因而在此范圍內能得到良好的恒流輸出。
圖6
電流線性度測試
Figure6.
Linearity test of current output
圖7
恒流輸出測試
Figure7.
Test of constant current output
3.2 疼痛閾值采集模塊標定與實驗
為驗證閾值采集模塊的測量精度，選用了e=10 d(d=0.1 g)的電子天平稱量砝碼，以電子天平標稱值F(F=mg，m為砝碼的質量，g取9.8 N/kg)為橫坐標，系統實測值為縱坐標描點，依據最小二乘原理獲得的擬合曲線如圖 8所示。可看出：各點分布在擬合直線的附近，無明顯畸變點；擬合曲線具有較好的線性度。同時，實測值與天平標稱值的絕對誤差＜0.3 N，即相對誤差不超過5%；誤差較小，說明系統精度較高。
圖8
坐標點的分布及其擬合曲線
Figure8.
Point distribution and fitted curve
標定之后，采用本模塊對健康人體常見疼痛疾病的好發部位進行了PPT的采集，如肩周炎相關的崗上肌與菱形肌，跟腱炎相關的腓腸肌。測試對象為堅持跑步的健康男性，采用標記筆在受試者肩部、背部、腿部左右對稱地標記出12個點。測試開始前一天，受試者停止跑步，連續測量4 d，均在每天17:00~19:00。每天對12個測試點分別進行5次PPT測量并求其平均值，每次時間間隔為20~30 s。測試過程中保持受測肌肉充分放松，為了減小速度不均勻對實驗結果的影響，施測者在手動加壓過程中控制設備緩慢均勻加壓[13]。采用接觸面積為1 cm2的半球形探測器進行PPT檢測，保持測試長軸對準測試點并且垂直于測試點皮膚，當受測者剛能感覺疼痛時馬上喊“疼”，然后記錄受測點的PPT值。采用SPSS 18.0統計軟件進行數據分析，其中右側6個測試點的PPT在4 d內的變化情況如圖 9和表 1所示，以P＜0.05為差異有統計學意義。可看到，受試對象不同部位的PPT均值在一定的范圍內上下波動，各個測量值之間的波動較小，標準差s最大為1.76 N/cm2。人體右側腓腸肌內側PPT值在第4 d明顯高于第1 d(P＜0.05)。初步分析，認為由于人體的自我調節功能，使得運動而導致的肌肉酸痛得到緩解。故PPT均值升高，能反應疼痛的狀況有所減輕。
圖9
右側受測點PPT值變化
Figure9.
Changes of PPT value in right points
實驗結果表明，疼痛閾值采集模塊操作簡便、穩定性好，測量精度較高，采集到的疼痛閾值能準確反映施于被測部位的壓力值，可用于最佳刺激參數的尋找和對疼痛機理的研究，能有效地進行疼痛評估，從而指導治療。
3.3 平臺實驗效果
刺激電極選用50 mm×50 mm的導電橡膠電極,為確保電極與刺激點皮膚的良好接觸，對靶部位進行清潔后固定電極。根據疼痛部位的神經、肌肉的走行分布,確定其刺激點或選取相關的腧穴，從而達到良好的刺激效果。實驗表明，通過調節刺激波形的組合、波寬、頻率等參數能產生類似于針灸、捶擊、按摩、刮痧、推拿等效果。脈寬較窄時，受試者出現輕微的振動感；脈寬較寬時受試者出現麻痛感；脈寬由窄變寬且脈沖組間隔不變時，易產生按摩感覺等。
表1
右側受測點連續4 d PPT值的均值和方差(4 結論
本文設計的中低頻電療及疼痛評估系統利用高性能的模塊化硬件，結合高效靈活的軟件完成疼痛治療和評估，與其他理療設備相比：該系統結合了中低頻刺激的優點，刺激參數精確可調，輸出波形能有效地模擬針灸、捶擊、按摩、刮痧、推拿等效果，同時克服了治療時機體的適應性。治療和疼痛評估相結合可對疼痛進行長期的科學評估和治療方案的指導，從而達到規范化治療的目的。系統以單片機代替計算機實現了數據采集、波形產生、外部FLASH存儲器存儲和液晶顯示等功能，具有成本低、體積小、便攜性好、操作簡單等優點，可廣泛應用于臨床治療和療效動態評估。
