一种双臂协同控制上肢运动功能的康复训练方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种双臂协同控制上肢运动功能的康复训练方法，包括以下步骤：S1：采集患者健侧上肢执行特定动作时对应通道的表面肌电信号；S2：根据所述表面肌电信号进行分析训练，得到对应手部动作分类结果；S3：根据所述分类结果对患者患侧上肢执行功能性电刺激训练；一种上肢运动功能康复系统，所述康复系统基于上述的康复训练方法，包括：表面肌电信号采集模块、肌电信号分析训练模块、功能性电刺激模块和上位机模块。本发明专利技术采用双臂协同控制的方式，通过健侧采集的表面肌电信号与患侧功能性电刺激协同，提高肌电信号分类准确率，从而提高功能性电刺激训练精度，本发明专利技术的康复系统与治疗方法可减小人力成本，实用性强，重复利用率高。率高。率高。

【技术实现步骤摘要】
一种双臂协同控制上肢运动功能的康复训练方法及系统


[0001]本专利技术涉及康复训练领域，具体涉及一种双臂协同控制上肢运动功能的康复训练方法及系统。

技术介绍

[0002]脑卒中是全球第二大致死和第三大致死致残疾病，据统计，至2019年，全球估计共有1.01亿卒中患者，近20年来，全球脑卒中成本大幅增加。随着人口老龄化与城市化的加速发展，我国脑卒中呈现出发病率逐年提高、患者年轻化的趋势。随着医疗技术的进步，脑卒中患者的死亡率降低，但多数脑卒中患者康复后失去手部运动功能，形成偏瘫，失去自主运动能力。传统的偏瘫患者手部运动功能康复方法费时费力，效果微弱，且康复治疗费用庞大，对家庭和社会都造成了巨大的负担。近年来，许多研究都致力于探寻新型高效的脑卒中上肢运动功能康复训练方法。
[0003]据科学研究表明，大脑可为环境和经验所修饰，在外界环境和经验的作用下具有重新塑造大脑损坏功能区结构和功能的能力。大脑的可塑性为脑卒中患者的上肢运功功能康复提供了新思路。常规的康复训练，通过护理人员协助患者患侧上肢重复进行单一动作训练，对大脑皮层相应功能区的刺激强度与时间不足，康复效果差。通过外部功能性刺激作用与患侧上肢肌肉，使之执行相应手部动作，可加速脑部损坏运动功能区重建，促进脑卒中患者患侧上肢运动功能的康复。利用人脑的可塑性原理进行上肢运动功能康复训练虽然可以加速康复进程，降低治疗费用，但大脑的可塑性变化并非全部有益，因此，我们需要研究对大脑的可塑性变化进行人为诱导，利用患者主动参与，对患侧上肢进行相应的功能性电刺激，可促进大脑损坏运动功能区向有助于患者上肢运动功能恢复的方向进行可塑性变化。

技术实现思路

[0004]为此，需要提供一种结合大脑可塑性原理，通过患者的主动参与，利用健侧手部运动的肌电信号对患侧的控制的康复方法。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提出了一种双臂协同控制上肢运动功能的康复训练方法，包括以下步骤：
[0006]S1：采集患者健侧上肢执行特定动作时对应通道的表面肌电信号；
[0007]S2：根据所述表面肌电信号进行分析训练，得到对应手部动作分类结果；
[0008]S3：根据所述分类结果对患者患侧上肢执行功能性电刺激训练。
[0009]作为本专利技术的进一步改进：所述的采集患者健侧上肢执行特定动作时对应通道的表面肌电信号，包括：
[0010]所述通道的数量为三个，三个所述通道分别对应的上肢肌肉为指伸肌、尺侧腕伸肌、拇长伸肌。
[0011]作为本专利技术的进一步改进：根据所述表面肌电信号进行分析训练，得到对应手部
动作分类结果，包括：
[0012]将所述表面肌电信号进行滤波降噪处理，再进行信号分离，提取肌电动作电位序列，在时频域上对动作电位进行特征提取。
[0013]作为本专利技术的进一步改进：所述特征提取得到的特征表达式如下：
[0014][0015][0016][0017][0018]其中，RMS为均方根值、MAV为平均绝对值、SD为标准差、MPF为平均功率频率，x
n
为采样点的幅值，N为采样点总数。
[0019]作为本专利技术的进一步改进：所述执行功能性电刺激训练，包括：根据患者康复训练情况，对功能性电刺激强度、功能性电刺激时间、功能性电刺激训练模式进行设定。
[0020]作为本专利技术的进一步改进：所述功能性电刺激训练模式包括，根据功能性电刺激执行的手势不同，分为食指伸展、拇指伸展、立掌等训练模式。
[0021]作为本专利技术的进一步改进：所述功能性电刺激训练模式包括，根据电刺激施加方式，分为单个手势训练模式与循环训练模式。
[0022]本专利技术还提出了一种上肢运动功能康复系统，所述康复系统基于上述的康复训练方法，包括：
[0023]表面肌电信号采集模块，作用于健侧上肢，用于采集健侧上肢执行特定动作时对应通道的表面肌电信号；
[0024]所述肌电信号分析训练模块，用于根据所述表面肌电信号进行分析训练，得到对应手部动作分类结果；
[0025]功能性电刺激模块，作用于患侧上肢，用于根据所述分类结果对患侧上肢施加电刺激，以执行功能性电刺激训练。
[0026]上位机模块，用于对所述康复系统进行数据分析处理。
[0027]作为本专利技术的进一步改进：还包括蓝牙无线通信模块，用于表面肌电信号采集模块与上位机模块、功能性电刺激模块与上位机模块之间的信号通信传递；
[0028]功能性电刺激参数设置模块，用于设置功能性电刺激模块的功能性电刺激强度、功能性电刺激时间以及功能性电刺激训练模式。
[0029]作为本专利技术的进一步改进：还包括数据显示模块，用于对表面肌电信号采集模块的数据显示，以及功能性电刺激模块数据显示。
[0030]区别于现有技术，上述技术方案：
[0031]1、实用性强，可应用于不同患者，重复利用率高；
[0032]2、利用人脑可塑性原理，结合患者主动参与，促进脑部损坏运动功能区重塑，提高脑卒中患者上肢运动功能康复治疗效率；
[0033]3、成本低，相较于传统的康复治疗方式，该康复系统与治疗方法可减小人力成本，设备的重复使用降低了资金成本；
[0034]4、训练精度高，采用双臂协同控制的方式，通过健侧采集的表面肌电信号与患侧功能性电刺激协同，提高肌电信号分类准确率，从而提高功能性电刺激训练精度。
附图说明
[0035]图1为康复训练方法流程图；
[0036]图2是康复系统的系统结构图；
[0037]图3是康复系统的控制流程图；
[0038]图4是康复系统的信号流向图；
[0039]附图标记说明：健侧前臂肌肉11、表面肌电信号采集模块12、肌电信号分析训练模块13、上位机模块14、蓝牙无线通信模块15、功能性电刺激模块16、数据显示模块17、功能性电刺激参数设置模块18、患侧前臂肌肉19。
具体实施方式
[0040]为详细说明技术方案的
技术实现思路
、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例并配合附图详予说明。
[0041]实施例一
[0042]请参阅图1，本专利技术提出一种双臂协同控制上肢运动功能的康复训练方法，包括以下步骤：
[0043]S1：采集患者健侧上肢执行特定动作时对应通道的表面肌电信号；
[0044]其中，所述通道为健侧上肢执行特定动作时对应的采集表面肌电信号的上肢肌肉部位的采集通道，所述通道数量有三个，分别对应的上肢肌肉为指伸肌、尺侧腕伸肌、拇长伸肌。当患者健侧上肢执行特定动作时，通过对上肢肌肉中的指伸肌、尺侧腕伸肌、拇长伸肌进行三通道采集，以获得更加全面准确的表面肌电信号。
[0045]对采集到的表面肌电信号进行滤波降噪处理，再进行信号分离，提取三通道的肌电动作电位序列，在时频域上对动作电位进行特征提取。
[0046]步骤S1中具体包括：
[0047]S1a：对健侧上肢执行特定动作所产生的表面肌电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双臂协同控制上肢运动功能的康复训练方法，其特征在于：包括以下步骤：S1：采集患者健侧上肢执行特定动作时对应通道的表面肌电信号；S2：根据所述表面肌电信号进行分析训练，得到对应手部动作分类结果；S3：根据所述分类结果对患者患侧上肢执行功能性电刺激训练。2.根据权利要求1所述的康复训练方法，其特征在于：所述的采集患者健侧上肢执行特定动作时对应通道的表面肌电信号，包括：所述通道的数量为三个，三个所述通道分别对应的上肢肌肉为指伸肌、尺侧腕伸肌、拇长伸肌。3.根据权利要求1所述的康复训练方法，其特征在于：根据所述表面肌电信号进行分析训练，得到对应手部动作分类结果，包括：将所述表面肌电信号进行滤波降噪处理，再进行信号分离，提取肌电动作电位序列，在时频域上对动作电位进行特征提取。4.根据权利要求3所述的康复训练方法，其特征在于：所述特征提取得到的特征表达式如下：如下：如下：如下：其中，RMS为均方根值、MAV为平均绝对值、SD为标准差、MPF为平均功率频率，x
n
为采样点的幅值，N为采样点总数。5.根据权利要求1所述的康复训练方法，其特征在于：所述执行功能性电刺激训练，包括：根据患者康复训练情况，对功能性电刺激强度、功能性电刺激时间、功能性电刺激训练模式进行设定。6.根据权利要求5所述的康复训练方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：张维芳，旷文川，
申请(专利权)人：天津赋力博智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：