【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及康复训练，尤其是一种基于肌肉协同的自适应闭环功能性电刺激系统。
技术介绍
1、功能性电刺激(functional electrical stimulation，fes)是一种通过电信号触发目标肌肉收缩以恢复运动功能的康复技术，可以应用在神经损伤和肌肉退行性疾病中。对于高龄肌少症患者，fes可通过激活α运动神经元改善肌肉募集能力，延缓肌力衰退。现有研究表明，fes干预可使高龄患者股四头肌横截面积增加8.2％，跌倒风险降低42％。然而，目前的功能性电刺激技术存在着个性化差以及安全风险等缺点，而需要进行功能性电刺激的患者往往存在着个体差异大、身体虚弱等特点，因此目前的功能性电刺激技术在使用效果和安全等方面仍待改善。
技术实现思路
1、针对目前的功能性电刺激技术在使用效果和安全等方面存在的技术问题，本专利技术的目的在于提供一种基于肌肉协同的自适应闭环功能性电刺激系统。
2、本专利技术实施例包括一种基于肌肉协同的自适应闭环功能性电刺激系统，所述基于肌肉协同的自适应闭环功能性电刺激系统包括：
3、电刺激模块；所述电刺激模块用于向人体肌肉输出电刺激信号；
4、肌电信号采集模块；所述肌电信号采集模块用于从人体肌肉采集肌电信号；
5、运动信号采集模块；所述运动信号采集模块用于从人体采集运动信号；
6、闭环控制模块；所述闭环控制模块用于根据所述肌电信号和所述运动信号，对所述电刺激模块进行闭环控制。
7、进一步地，所述
8、从所述肌电信号提取肌肉协同模式；
9、根据所述肌肉协同模式，确定肌肉协同数量；
10、根据所述肌电信号，确定疲劳指数；
11、根据所述运动信号和所述疲劳指数进行模糊迭代控制，确定电刺激参数组合；
12、根据所述肌肉协同数量与所述电刺激参数组合，对所述电刺激模块进行闭环控制。
13、进一步地，所述从所述肌电信号提取肌肉协同模式，包括：
14、根据所述肌电信号，确定多个肌肉激活向量；各所述肌肉激活向量表示多组不同的肌肉受到所述电刺激信号的激活，任一所述肌肉激活向量表示相应一组肌肉在多个不同时刻受到所述电刺激信号的激活；
15、根据各所述肌肉激活向量，确定肌肉激活矩阵；
16、设定肌肉协同变量；
17、根据所述肌肉协同变量，对所述肌肉激活矩阵进行非负矩阵分解，获得空间模式矩阵和时间模式矩阵。
18、进一步地，所述根据所述肌肉协同模式，确定肌肉协同数量，包括：
19、遍历所述肌肉协同变量的多个取值；
20、对于所述肌肉协同变量的任一确定取值，获取相应的所述空间模式矩阵和所述时间模式矩阵确定的重构矩阵，根据所述重构矩阵与所述肌肉激活矩阵确定重构精度；
21、从所述肌肉协同变量的各个取值中，筛选出相应的所述重构精度大于精度阈值的若干个取值；
22、从筛选出的各个取值中确定最小值；
23、以所述最小值作为所述肌肉协同数量。
24、进一步地，所述根据所述重构矩阵与所述肌肉激活矩阵确定重构精度，包括：
25、计算所述重构矩阵与所述肌肉激活矩阵之间的数据变异度；
26、以所述数据变异度作为所述重构精度。
27、进一步地，所述根据所述肌电信号，确定疲劳指数，包括：
28、获取所述肌电信号在干预时间内的中值频率下降率；
29、根据所述中值频率下降率，确定所述疲劳指数。
30、进一步地，所述根据所述运动信号和所述疲劳指数进行模糊迭代控制，确定电刺激参数组合，包括：
31、根据所述运动信号，确定第一时刻的运动学误差和肌肉协同延迟；所述运动学误差表示人体做出的动作参数与目标参数之间的误差；
32、获取所述第一时刻的电刺激参数组合；
33、根据所述运动学误差、所述肌肉协同延迟和所述疲劳指数，确定增量修正项；
34、根据所述增量修正项对所述第一时刻的电刺激参数组合进行修正，获得第二时刻的电刺激参数组合；所述第二时刻为所述第一时刻之后的时刻。
35、进一步地，所述电刺激参数组合包括频率、脉宽和幅值；所述根据所述运动学误差、所述肌肉协同延迟和所述疲劳指数，确定增量修正项，包括：
36、当所述运动学误差大于误差阈值，且所述肌肉协同延迟小于延迟阈值，确定正值的幅值增量修正子项；
37、当所述运动学误差小于所述误差阈值，且所述疲劳指数大于第一疲劳阈值，确定负值的频率增量修正子项与负值的脉宽增量修正子项；
38、以所述幅值增量修正子项、所述频率增量修正子项与所述脉宽增量修正子项，组合得到所述增量修正项。
39、进一步地，所述根据所述运动学误差、所述肌肉协同延迟和所述疲劳指数，确定增量修正项，还包括：
40、获取在所述重构精度大于精度阈值时，人体的实时协同数量；
41、当所述实时协同数量相对理想协同数量的下降值大于第一阈值，确定为增量修正项为第一数值；
42、当所述实时协同数量相对理想协同数量的下降值大于第二阈值，确定为增量修正项为第二数值；所述第二阈值大于所述第一阈值。
43、进一步地，所述根据所述运动信号和所述疲劳指数进行模糊迭代控制，确定电刺激参数组合，还包括：
44、设定时间窗口；所述时间窗口的长度与所述下降值负相关；
45、对所述时间窗口内的多个所述第二时刻各自的电刺激参数组合进行记录，获得电刺激参数记录；
46、当所述第一时刻为初始工作时刻，根据所述电刺激参数记录，确定所述第一时刻的电刺激参数组合。
47、本专利技术的有益效果是：实施例中的基于肌肉协同的自适应闭环功能性电刺激系统，能够基于人体肌肉对一个时刻的电刺激信号的响应，自适应调整下一个时刻的电刺激信号，实现对电刺激信号的监督控制；由于闭环控制是根据肌电信号和运动信号执行的，而肌电信号和运动信号中实际上包含了对象人体的个性化特征信息，因此实施例中的基于肌肉协同的自适应闭环功能性电刺激系统能够建立电刺激干预效果的评价和反馈，从而利用肌电信号和运动信号的自适应调控价值，实现对电刺激的有效性和安全性的监督，能够稳定输出符合对象个人肌肉运动特征的自适应调节的电刺激信号参数。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种基于肌肉协同的自适应闭环功能性电刺激系统，其特征在于，所述基于肌肉协同的自适应闭环功能性电刺激系统包括：
2.根据权利要求1所述的基于肌肉协同的自适应闭环功能性电刺激系统，其特征在于，所述根据所述肌电信号和所述运动信号，对所述电刺激模块进行闭环控制，包括：
3.根据权利要求2所述的基于肌肉协同的自适应闭环功能性电刺激系统，其特征在于，所述从所述肌电信号提取肌肉协同模式，包括：
4.根据权利要求3所述的基于肌肉协同的自适应闭环功能性电刺激系统，其特征在于，所述根据所述肌肉协同模式，确定肌肉协同数量，包括：
5.根据权利要求4所述的基于肌肉协同的自适应闭环功能性电刺激系统，其特征在于，所述根据所述重构矩阵与所述肌肉激活矩阵确定重构精度，包括：
6.根据权利要求2所述的基于肌肉协同的自适应闭环功能性电刺激系统，其特征在于，所述根据所述肌电信号，确定疲劳指数，包括：
7.根据权利要求4所述的基于肌肉协同的自适应闭环功能性电刺激系统，其特征在于，所述根据所述运动信号和所述疲劳指数进行模糊迭代控制，确定电刺激参数
8.根据权利要求7所述的基于肌肉协同的自适应闭环功能性电刺激系统，其特征在于，所述电刺激参数组合包括频率、脉宽和幅值；所述根据所述运动学误差、所述肌肉协同延迟和所述疲劳指数，确定增量修正项，包括：
9.根据权利要求8所述的基于肌肉协同的自适应闭环功能性电刺激系统，其特征在于，所述根据所述运动学误差、所述肌肉协同延迟和所述疲劳指数，确定增量修正项，还包括：
10.根据权利要求9所述的基于肌肉协同的自适应闭环功能性电刺激系统，其特征在于，所述根据所述运动信号和所述疲劳指数进行模糊迭代控制，确定电刺激参数组合，还包括：
...【技术特征摘要】
1.一种基于肌肉协同的自适应闭环功能性电刺激系统，其特征在于，所述基于肌肉协同的自适应闭环功能性电刺激系统包括：
2.根据权利要求1所述的基于肌肉协同的自适应闭环功能性电刺激系统，其特征在于，所述根据所述肌电信号和所述运动信号，对所述电刺激模块进行闭环控制，包括：
3.根据权利要求2所述的基于肌肉协同的自适应闭环功能性电刺激系统，其特征在于，所述从所述肌电信号提取肌肉协同模式，包括：
4.根据权利要求3所述的基于肌肉协同的自适应闭环功能性电刺激系统，其特征在于，所述根据所述肌肉协同模式，确定肌肉协同数量，包括：
5.根据权利要求4所述的基于肌肉协同的自适应闭环功能性电刺激系统，其特征在于，所述根据所述重构矩阵与所述肌肉激活矩阵确定重构精度，包括：
6.根据权利要求2所述的基于肌肉协同的自适应闭环功能性电刺激系统，...
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。