基于相关系数的肌电假肢控制源导联优化方法技术

本发明专利技术涉及医疗康复器械。为达到更加精准快速预测下肢关节角度，控制肌电假肢的目的，本发明专利技术采取的技术方案是，一种基于相关系数的肌电假肢信号源导联优化方法，包括下列步骤，提取人体在深蹲、站起、伸膝和行走过程中六路肌肉的肌电信号；利用三维运动捕捉系统记录人体运动三维坐标，进而求得下肢膝关节角度信息；提取肌电的均方根值作为特征参数，计算其与下肢关节角度的相关系数；根据相关系数的大小，依次去除不相关肌肉导联，利用人工神经网络ANN建立下肢肌骨动力学模型，预测关节角度，对比不同结果的误差，得到不同动作下最佳的导联优化方式。本发明专利技术主要应用于医疗康复器械的设计制造。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及医疗康复器械，具体讲，涉及基于相关系数的不同动作下肌电假肢控制源导联优化新方法。
技术介绍
肢体残疾已经成为我国人口中的最重大残障疾病，给家庭社会带来沉重的负担。如何帮助残疾患者有效地提高自理能力，改善肢体残疾者生活质量是政府和社会面临的一个严峻的挑战，并成为医疗康复领域重要的研究课题。肌电假肢又称肌电控制人造假肢(EMG controlled limb prosthetics),是一种利用残肢的肌电信号来控制假肢的人机系统，控制原理的实质为人体与假肢间的信息交换，可以帮助残疾患者恢复部分运动功能，享受正常人的生活。实验表明，当机体做某种动作时，大脑通过神经系统给相关肌肉发出一组生物电脉冲，并通过神经电位来刺激肌肉的收缩,产生相应的动作,动作力度越大,肌肉发放的相应电信号也越大。一般肌电假肢由以下五个部分组成肌电提取装置(表面电极)、 肌电滤波放大装置、信号处理装置、动作执行装置和反馈装置。通过对肌电信号的研究，采用表面肌电信号控制假肢，实现对残疾者的残臂再造是当今生物工程领域研究的重点。1948年，R. Rect专利技术了世界上第一例肌电假肢，给数以万计的残疾者带来了自主生活的希望。从I960年开始，肌电假肢被越来越多的截肢患者所接受，又因为其具有结构简单、安装方便，无创性、实时性、多靶点测量等优点，已成为康复工程领域另一个重要的发展方向。随着科学技术的发展，肌电控制假肢的研究已有了长足的进步，奥托博克假肢矫形器生产公司专利技术了可以控制多手指的肌电假肢，20世纪80年代至90年代期间，一种可以持续工作8小时的轻松便携肌电假手受到了截肢患者的欢迎。然而，目前的假肢有灵活度低、控制不精准、自由度差等诸多缺点，市场上还未见到技术成熟、控制精准的肌电假腿的诞生。同时，市场上的肌电假肢往往需要许多块肌电联合控制，这样不仅带来了不必要的冗余信息，还严重影响了肌电假肢的便携化和控制效率。进行不同动作下肌电假肢控制源的导联优化，具有极为重要的现实意义。
技术实现思路
本专利技术旨在克服现有技术的不足，寻找到最佳的导联优化预测方案。以达到更加精准快速预测下肢关节角度，控制肌电假肢的目的，为此，本专利技术采取的技术方案是，一种基于相关系数的肌电假肢信号源导联优化方法，包括下列步骤，提取人体在深蹲、站起、伸膝和行走过程中六路肌肉的肌电信号，六路肌肉的肌电信号是股直肌、股二头肌、半腱肌、比目鱼肌、胫骨前肌和腓肠肌；利用三维运动捕捉系统记录人体运动三维坐标，进而求得下肢膝关节角度信息；提取肌电的均方根值作为特征参数，计算其与下肢关节角度的相关系数；根据相关系数的大小，依次去除不相关肌肉导联，利用人工神经网络ANN建立下肢肌骨动力学模型，预测关节角度，对比不同结果的误差，得到不同动作下最佳的导联优化方式。利用以下公式求解肌电的均方根值本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于相关系数的肌电假肢信号源导联优化方法，其特征是，包括下列步骤，提取人体在深蹲、站起、伸膝和行走过程中六路肌肉的肌电信号，六路肌肉的肌电信号是：股直肌、股二头肌、半腱肌、比目鱼肌、胫骨前肌和腓肠肌；利用三维运动捕捉系统记录人体运动三维坐标，进而求得下肢膝关节角度信息；提取肌电的均方根值作为特征参数，计算其与下肢关节角度的相关系数；根据相关系数的大小，依次去除不相关肌肉导联，利用人工神经网络ANN建立下肢肌骨动力学模型，预测关节角度，对比不同结果的误差，得到不同动作下最佳的导联优化方式。

【技术特征摘要】
1.一种基于相关系数的肌电假肢信号源导联优化方法，其特征是，包括下列步骤，提取人体在深蹲、站起、伸膝和行走过程中六路肌肉的肌电信号，六路肌肉的肌电信号是股直肌、股二头肌、半腱肌、比目鱼肌、胫骨前肌和腓肠肌；利用三维运动捕捉系统记录人体运动三维坐标，进而求得下肢膝关节角度信息；提取肌电的均方根值作为特...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘秀云，徐瑞，邱爽，陈龙，明东，綦宏志，万柏坤，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：