一种双主动控制模式的手部康复训练装置及训练方法制造方法及图纸

本发明专利技术提出一种双主动控制模式的手部康复训练装置及训练方法，通过脑电采集设备实时采集大脑运动想象区的脑电信号，经信号预处理、特征提取、分类识别后将结果发送至虚拟场景进行交互，控制场景中模型手的移动；当模型手到达指定位置后变为握拳状态，此时，采集患者健侧肌电信号，经信号预处理、特征提取、分类识别后将结果以指令形式通过蓝牙发送给可穿戴康复机械手，通过健侧的肌电信号带动患侧可穿戴康复机械手抓握，辅助受试者进行康复训练，实现脑电和肌电相结合方式进行手部康复训练。本发明专利技术通过主被动式的康复训练加速了受试者大脑受损运动区功能的重塑和手部康复速度与康复效果，提高患者手部康复训练的主动性。

【技术实现步骤摘要】
一种双主动控制模式的手部康复训练装置及训练方法
本专利技术涉及康复训练
，具体地涉及一种双主动控制模式的手部康复训练装置及训练方法。
技术介绍
脑卒中是一种因脑部血管突然破裂或因血管阻塞导致血液不能流入大脑引起脑组织损伤的高发疾病。脑卒中包括缺血性和出血性卒中，具有发病率高、死亡率高和致残率高的特点。据世界卫生组织报道，在世界范围内脑卒中已成为仅次于癌症和冠心病的死亡原因。近几年，中国已成为全球卒中第一大国，每12秒新发脑卒中1例。全国现有大约700万患者，且以每年8.7％的速度增长，到2030年预计全国脑卒中患者人数达到3177万。临床发现，75％以上的脑卒中患者表现为不同程度肢体运动功能障碍进而严重影响患者的生活质量，给患者、家庭和社会造成了沉重的负担。人体的上肢功能占全身功能的60％，手功能占上肢功能的90％。存活的脑卒中患者55％-75％遗留有肢体功能障碍，其中手功能障碍患者约占80％，已成为脑卒中引发的主要病症之一，严重影响患者生活质量和活动能力。具体表现为手指关节弯曲伸展困难，不能进行正常的抓握与伸展动作。依照当前的医学水平还本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双主动控制模式的手部康复训练装置，其特征在于：其包括脑电采集装置、肌电采集装置、可穿戴康复机械手、虚拟康复训练系统及Leap Motion手部跟踪器，/n脑电采集装置包括脑电帽和脑电放大器，脑电帽佩戴于受试者头顶，用于采集运动想象脑电信号，脑电放大器与上位机连接进行信号的发送与接收；/n肌电采集装置包括肌电采集模块和信号接收器，肌电采集模块佩戴在受试者健侧手臂的指伸肌和尺侧腕屈肌处用于采集肌电信号，通过信号接收器将肌电信号传输至上位机；/n可穿戴康复机械手能能够实现手部每根手指的独立运动，并能够辅助各个手指关节伸展和弯曲，可穿戴康复机械手与虚拟康复训练系统相结合，用于受试者的康复训练；...

【技术特征摘要】
1.一种双主动控制模式的手部康复训练装置，其特征在于：其包括脑电采集装置、肌电采集装置、可穿戴康复机械手、虚拟康复训练系统及LeapMotion手部跟踪器，
脑电采集装置包括脑电帽和脑电放大器，脑电帽佩戴于受试者头顶，用于采集运动想象脑电信号，脑电放大器与上位机连接进行信号的发送与接收；
肌电采集装置包括肌电采集模块和信号接收器，肌电采集模块佩戴在受试者健侧手臂的指伸肌和尺侧腕屈肌处用于采集肌电信号，通过信号接收器将肌电信号传输至上位机；
可穿戴康复机械手能能够实现手部每根手指的独立运动，并能够辅助各个手指关节伸展和弯曲，可穿戴康复机械手与虚拟康复训练系统相结合，用于受试者的康复训练；
虚拟康复训练系统包括脑肌电采集单元，所述脑肌电采集单元能进行脑肌电信号的预处理、特征提取及分类识别；
所述LeapMotion手部跟踪器为进行手部移动追踪的高精度手指识别设备，其能够实时采集受试者手部动作，并以虚拟手的实时动作形式在虚拟场景中进行展示，以作为视觉反馈和进行虚实交互，刺激受试者的大脑运动功能区，提高受试者大脑的神经激活程度。


2.根据权利要求1所述的双主动控制模式的手部康复训练装置，其特征在于：其中：可穿戴康复机械手包括掌骨板、电机推杆、掌骨连接件、关节推杆、关节角板以及铰链销，所述掌骨板为可穿戴康复机械手的固定基座，所述关节推杆的第一端与所述掌骨板相连，所述关节推杆的第二端通过所述铰链销与所述掌骨连接件相连，所述电机推杆的第一端与驱动相连，所述电机推杆的第二端与所述关节角板相连，所述关节角板上的滑杆能沿所述关节推杆上的滑槽滑动。


3.一种根据权利要求1所述的双主动控制模式的手部康复训练装置进行双主动控制模式的手部康复训练的方法，其特征在于：其包括以下步骤：
S1、选取安静舒适的实验环境，打开脑电放大器与脑肌电采集单元进行连接，为受试者佩戴脑电帽并在相应电极通道涂抹导电膏，选取大脑运动区的C3、C4、FC3、FC4、CP3、CP4、C5和C6电极通道，打开肌电采集模块通过无线传输与上位机连接，接通可穿戴康复机械手的电源，通过蓝牙与上位机进行连接，为受试者穿戴康复机械手与肌电采集设备；
为受试者佩戴所述脑电帽并涂抹脑电膏，将所述脑电放大器与脑肌电采集单元连接，将所述肌电采集模块佩戴于受试者健侧手臂并通过无线传输与上位机连接，同时接通所述可穿戴康复机械手的电源，将其通过蓝牙与上位机进行连接；
S2、登录所述虚拟康复训练系统，对受试者进行运动想象训练并采集受试者进行肢体运动想象的脑电信号，信号采集通道选取大脑运动功能区C3、C4、FC3、FC4、CP3、CP4、C5、C6共8个电极通道，对采集的脑电信号进行预处理、特征提取、分类识别和建立PSO-SVM运动想象分类模型；
S3、对步骤S2已建立的PSO-SVM运动想象分类模型进行分类，将分类结果以虚拟场景中模型手向左或右移动的形式展示给受试者，提高受试者大脑运动区神经激活程度；
S4、肌电训练及肌电信号采集：为受试者患侧穿戴康复机械手，在受试者健侧佩戴肌电采集模块，当模型手到达场景中第一位置时，模型手变为握拳状态，此时采集受试者健侧肌电信号，通过健侧运动带动患侧训练的方式进行主动式康复训练，并对采集的肌电信号进行预处理、特征提取分类识别和建立PSO-SVM肌电信号分类模型；
S5、对步骤S4已建立的PSO-SVM肌电信号分类模型进行分类，并以两个十六进制指令的形式将分类结果通过蓝牙模块发送至所述可穿戴康复机械手，分别用来控制所述可穿戴康复机械手的抓握与伸展，辅助受试者进行手部康复训练；
之后，通过所述LeapMotion手部跟踪器采集受试者手部动作，并在虚拟场景中以虚拟手的实时动作形式展示出来，作为视觉反馈加深受试者大脑运动区神经激活程度；
S6、根据受试者情况设置训练时间，训练结束后，生成训练报表并打印存档，退出康复训练系统。


4.根据权利要求3所述的双主动控制模式的手部康复训练方法，其特征在于：运动想象训练具体为：为受试者佩戴所述脑电帽并涂抹脑电膏，连接康复训练系统，当上位机的显示屏提示受试者集中精神时即开始运动想象，一段时间后，上位机的显示屏中央出现向左或右提示，受试者跟随虚拟场景提示进行向左或右运动想象，在此过程中，受试者进行运动想象，之后运动想象提示消失，受试者运动想象过程结束...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜义浩，房华蕾，王子豪，于金须，付子豪，王颖，庞晓晖，杜正，谢平，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：河北;13