[发明专利]一种基于运动信息与肌电交互的康复训练评测方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于运动信息与肌电交互的康复训练评测方法及系统，外骨骼设置在康复信息手套的前半部分，康复信息手套上对应人上肢及手的各关节处分别布置有弯曲传感器和压力传感器，在关节运动对应的肌肉部位设置有多个肌电电极，弯曲传感器、压力传感器和肌电电极分别与计算机连接，计算机将位置、速度、加速度、压力作为神经网络训练的输入数据，肌电信号特征作为导师信号，进行神经网络训练，计算机通过显示单元呈现细化到每块运动肌肉颜色变化的视觉反馈，使健康人或患者能够根据动作及多肌肉颜色变化做出持续运动意图的主动训练。实现了真正意义上的意图与复杂精细运动的实时同步，实现了不同运动障碍情况患者有针对性量化单肌肉的评定。

技术领域

本发明属于医疗康复设备技术领域，具体涉及一种基于运动信息与肌电交互的精细动作主动康复训练与评测方法及系统。

背景技术

近年来，脑梗死、脑血栓等中枢神经系统疾病引起的运动功能障碍患者伴随着年轻化呈急剧增加的趋势，已对我国中年人特别是劳动力人群造成了严重威胁。随着社会发展和人民医疗、生活水平的提高，残疾人的康复引起了全社会的关注。传统的康复有物理治疗、作业治疗、中医针灸等，种类繁多，但传统康复治疗不仅劳动量大、费用昂贵、训练效率难以保证，而且缺乏量化的客观数据，无法对训练参数进行优化以得到最佳治疗方案，另外，传统康复主要以被动训练为主，缺少直接运动意图连接手段使得训练效果微乎其微。

为此，机器人技术、脑机接口、肌电识别技术与康复医学结合形成了康复机器人技术，新技术的出现大大促进了脑卒中患者的康复，为康复领域带来了新的光芒。不过，皮层脑电信号微弱、干扰大，仅能识别单一动作意图；肌电信号对于存在肌张力异常的脑卒中患者也束手无策。因此，目前国内外康复机器人均为被动及单一选择动作意图结合的主动康复，例如申请号为201310222580.4、201621210895.2、201610988166.8等康复机器人。以上康复机器人均无法真正做到意图与复杂动作的同步结合，实现完整运动区神经激活。同时，目前脑卒中康复运动评测采取评定量表及机械外骨骼结合的运动范围评测的方式，评测量表虽然能够精确到单块肌肉，然而主观因素太大无法做到肌肉的量化；结合外骨骼的评测虽然量化了整体动作却没有精确到单块肌肉恢复情况。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于运动信息与肌电交互的康复训练评测方法及系统，能够实时监测、反馈肌肉情况，锻炼患者分离运动，并在评测模式下实现各个动作肌肉准确量化评定，适于不同运动障碍程度患者的康复训练与康复评测。能够实现真正意义上的意图与动作实时同步，促进患者大脑神经重塑。

本发明采用以下技术方案：

一种基于运动信息与肌电交互的康复训练评测系统，包括康复信息手套和机械式的外骨骼，外骨骼设置在康复信息手套的前半部分，位于患侧，康复信息手套上对应人上肢及手的各关节处分别布置有弯曲传感器和压力传感器，在关节运动对应的肌肉部位设置有多个肌电电极，弯曲传感器、压力传感器和肌电电极分别与计算机连接，弯曲传感器和压力传感器分别用于采集运动关节信息并发送给计算机，肌电电极用于采集主动肌肉发力信息并发送给计算机，计算机获得随着时间窗移动变化的肌电信号特征，将位置、速度、加速度、压力作为神经网络训练的输入数据，肌电信号特征作为导师信号，进行神经网络训练，计算机通过显示单元呈现细化到每块运动肌肉颜色变化的视觉反馈，使健康人或患者能够根据动作及多肌肉颜色变化做出持续运动意图的主动训练。

具体的，康复信息手套为指尖截断样式，用于保留指尖敏感的感觉反馈。

具体的，康复信息手套和外骨骼采用分离式设置在健康人或患者的患侧。

具体的，康复信息手套、肌电电极、压力传感器和弯曲传感器集成设置在衣服上，用于形成肌电传感采集衣服。

一种基于运动信息与肌电交互的康复训练评测系统的评测方法，首先采取意图伴随随机运动实时反馈交互方法，针对不同病情病人自适应调节反馈界限，实现多种复杂精细运动主动分离训练完成系统训练；