[发明专利]基于肌电预期姿势调整的卒中电刺激训练意图识别装置

权利要求书

1.基于肌电预期姿势调整的卒中电刺激训练意图识别装置，其特征在于，所述装置包括数据采集模块、数据特征处理模块、模型训练模块、电刺激模块和主动控制电刺激单元，其中：具体识别步骤如下：

所述数据采集模块通过肌电采集电极获取受试者运动侧肢体的肱二头肌、肱桡肌、指伸肌、旋前圆肌、掌长肌和胸大肌以及躯干上的腹直肌执行右手的手腕内翻、手腕外翻和手臂前伸的运动肌电信号；

所述数据特征处理模块对受试者的运动肌电信号按照预期姿势调整分权算法生成运动前肌电信号加权特征；

所述模型训练模块采用支持向量机分类器对运动前肌电信号加权特征进行训练生成含有手腕内翻、手腕外翻和手臂前伸的运动意图数据信息；

所述电刺激模块采集含有手腕内翻、手腕外翻和手臂前伸的运动意图数据信息分别输出相应电刺激控制参数；

所述主动控制电刺激单元将采集到运动肌电信号进行判别输出脉冲指令信号给电刺激模块，其中：电刺激模块根据脉冲指令信号生成刺激脉冲:

当刺激桡侧腕屈肌实现正常速度进行手腕内翻时，输出电流强度为V₁；

当刺激尺侧腕伸肌实现正常速度进行手腕外翻时，输出电流强度为V₂；

当刺激肱三头肌实现正常速度手臂前伸时，输出电流强度为V₃。

2.根据权利要求1所述的基于肌电预期姿势调整的卒中电刺激训练意图识别装置，其特征在于，所述数据特征处理模块通过如下步骤生成运动前肌电信号加权特征：

将含有肱二头肌、肱桡肌、指伸肌、旋前圆肌、掌长肌、胸大肌和腹直肌的运动肌电信号分别对应编号1至7，将采集的肌电信号对应多次动作执行得到原始信号数据emg_n,n∈{ 1,2,3,4,5,6,7} ，经过30-350Hz带通滤波、40Hz和50Hz陷波、归一化后，得到肌电数据EMG_n，所述肌电数据EMG_n分别对应七块肌肉处理后的肌电信号；

依据动作执行开始的时间，截取动作执行前1000ms内的处理后的肌电信号得到反馈肌电信号E_(n,m),n为对应编号的肌肉，m表示第m次执行动作；对截取的肌电信号取绝对值后进行6Hz的低通滤波，得到反馈肌电信号的包络信号A_(n,m)，n为对应编号的肌肉，m表示第m次执行动作；

根据所截取的1000ms肌电包络信号中的前700ms计算各肌肉静息状态下的肌电包络信号的平均值mean_(n,m)和标准差std_(n,m)，n为对应编号的肌肉，m表示第m次执行动作；当所截取的1000ms肌电包络信号A_(n,m)中的后200ms中存在连续的15ms信号均在mean_(n,m)-2*std_(n,m)至mean_(n,m)+2*std_(n,m)的范围以外时，视为肌肉的预期激活，记录激活点P_(n,m)；

根据所截取的1000ms肌电信号E_(n,m)中后200ms部分及激活点P_(n,m)采用提取后200ms开始到激活点P_(n,m)肌电信号的均方根特征值RMS1_(n,m)及激活点P_(n,m)到结束的肌电信号的均方根特征值RMS2_(n,m)；

定义运动前肌电信号加权特征为RMS1_(n,m)+λ*RMS2_(n,m)，其中λ为经验值，设为3，其目的为放大激活后特征意图。

3.根据权利要求1所述的基于肌电预期姿势调整的卒中电刺激训练意图识别装置，其特征在于，所述电刺激模块采用电刺激器以40Hz的频率，200μs的脉宽，从0mA开始增加电刺激的电流强度，增加间隔为0.1mA，分别刺激桡侧腕屈肌、尺侧腕伸肌和肱三头肌，这三块肌肉分别对应手腕内翻、手腕外翻和手臂前伸的动作。