1．目的及意义

1.1 研究目的及意义

脊髓损伤(Spinal CordInjury, SCI)，是指由外伤、车祸等伤害造成的脊髓损害并引起脊髓功能障碍的疾病，在中医中，属外伤癖血所致“腰痛”、疹证”、“瘾闭”等病证范畴。截瘫，是指脊髓损伤后受伤平面以下双侧肢体感觉、运动、反射等消失和膀肌、肛门括约肌功能丧失的一种病症。目前，仅美国大约有268,000例患者，全世界大约3000,000例，2009年3月3口中国残疾人网呼吁建立“关注脊髓损伤病人口’。此外，脑卒中、脑栓塞、脑溢血等脑中风等疾患也可能导致肢体瘫痪、相应的运动功能丧失。绝大多数患者身体活动不便，生活难以自理，生活质量下降。但是，目前临床治疗效果不佳，对于广大患者，康复治疗将能提高其生活质量，尤其是功能性电刺激等康复训练有可能使患者回归正常生活。

功能性电刺激(FunctionalElectrical Stimulation, FES)技术是利用电刺激诱发组织和器官的生理变化，以改善组织健康状况，维持和重建其自主功能的技术。其于1961年首次成功矫正由中风遗留下的足下垂，1977年又成功治疗由原发性中枢神经系统的炎症性脱髓鞘疾病引起的多发性硬。目前，功能性电刺激在很多领域成为辅助康复治疗的方法，尤其是在脊髓损伤恢复方面有独特的效果。

1.2 国内外研究现状

1960年，Kantrowitz论证利用连续的表面FES刺激完全脊髓损伤患者的四头肌和臀肌等多块肌肉使截瘫患者站立;1961年，Liberson首次成功利用电信号刺激胖侧神经矫正了偏瘫患者足下垂的步态，开创了功能性电刺激用于运动和感觉功能康复治疗的新途径，被称为功能性电疗法，次年，被Moe和Post正式定名为FES ; 1967年，FES被Gracanin等人定义为利用电信号刺激失去神经控制的肌肉，使肌肉收缩和产生已失去的有用的功能;1976年，关于神经假体与功能性电刺激的研讨会在加利福尼亚的波莫纳举行;次年，以这次研讨会为基础，发表《功能性电刺激:神经假体的应用》，本书提及了功能性电刺激在上肢瘫痪中的临床应用。之后，FES的研究开始进入活跃期，美国、日本、加拿大、以色列·斯洛文尼亚及欧洲众多国家都对FES进行了大量的研究。

目前，FES系统按不同的规则亦有不同的分类方式，按电极的放置位置不同可分为:表面式功能性电刺激、半植入式功能性电刺激和植入式功能性电刺激;按照功能性刺激器的功能可分为:肢体功能性刺激器、耳廓功能性刺激器、视觉功能性刺激器、膀肌功能性刺激器等;按照功能性刺激器有无反馈可分为:开环功能性刺激器和闭环功能性刺激器。

肢体功能性电刺激又可分为:上肢功能性电刺激和下肢功能性电刺激。下肢功能性电刺激系统根据其功能可分为:辅助站立功能性电刺激器系统、辅助行走功能性电刺激系统和矫正步态功能性电刺激系统;根据下肢功能性电刺激器的结构不同可分为:单一型功能性电刺激系统和混合型功能性电刺激系统;从控制信号可分为:肢体控制式功能性电刺激系统、生物电控制式功能性电刺激系统。

目前，很多科研单位投入大量的人力和财力，发展功能性电刺激系统。美国ClevelandFES Center明确把EEG控制的运动神经重建作为下一步的研究重点。欧盟重要科技相关部署在研究计划中也提出要集合多学科团队对EEG控制的功能性电刺激系统进行攻关。在国内，主要有清华大学初步进行了功能神经肌肉电刺激的初步研究;中国医学科学院生物医学工程研究所和浙江大学也进行了类似研究;另外，天津大学生物医学工程系也设计出了基于功能性电刺激的下肢神经假体系统;国内外很多其他研究机构都开始了对FES技术的研究，但大部分尚处于实验室应用阶段。

随着科学技术的不断发展，当今滑模变结构控制领域的研究和问题主要集中在以下几个方面：滑动模态面的设计、滑动控制系统抖振的削弱、滑动控制与其他控制理论方法的结合、向更广的控制系统渗透。尽管提出看各种滑膜控制方法，但抖振问题扔是滑膜控制待解决的问题。近年来，以A,Levant为代表的一批研究人员，提出了一种高阶滑动模态控制，利用螺旋切换算法和微分估计技术设计了任意高阶滑模控制器，能有效的去除系统的抖振，且具有更强的鲁棒性及更高的控制精度，尤其对黑箱系统及非线性不确定系统有很好的控制效果，通过合理的控制律设计可以有效的抑制系统的抖振，并使系统有限时间收敛，但是算法繁琐。高阶滑模控制的研究尚处于起步阶段，其应用前景十分乐观，这种控制方法已经应用于高度不确定非线性系统。并取得很好的控制效果，通过合理的设计控制器，系统中的抖振现象可以完全消除，同时并不影响滑模控制器其他方面的优点。