[发明专利]一种偏瘫患者的手部自主康复训练系统及训练方法

摘要

本发明公开了一种偏瘫患者的手部自主康复训练系统及训练方法，系统包括双核嵌入微处理器模块、前臂肌肉本体模块、表面肌电信号采集模块、肌电解码模块、无线通信模块、电源管理模块、检测模块、康复手套模块、用于驱动带动每根手指上的电机工作的驱动模块、神经假体模块以及上位机模块；训练方法采用主从控制的策略，将可穿戴手套系统和人体控制系统联系起来，对运动神经进行再塑造；改变单一的刺激模式，避免肌肉疲劳，对神经功能进行重建；通过对表面肌电信号的盲源分离处理，提高解码精度，使康复训练更注重于提高ADL能力。本发明具有智能化、实用性强、使用方便等显著进步；患者在家就能自主进行手部康复训练，具有较高的应用价值。

主权项

1.一种偏瘫患者的手部自主康复训练系统，其特征在于：包括双核嵌入微处理器模块、前臂肌肉本体模块(3)、表面肌电信号采集模块(4)、肌电解码模块(5)、用于双核嵌入微处理器模块与上位机模块(12)通信的无线通信模块(6)、用于给双核嵌入式微处理器模块和神经假体模块(11)提供电压的电源管理模块(7)、用于检测患侧手和健侧手信息的检测模块(8)、用于带动偏瘫患者的手部进行康复训练的康复手套模块(9)、用于驱动带动每根手指上的电机工作的驱动模块(10)、用于给不同穴道以不同程度电刺激的神经假体模块(11)以及上位机模块(12)；所述上位机模块(12)把是否需要电刺激以及通过解码后的模型参数通过无线通信模块(6)传送到双核嵌入微处理模块控制相应模块运行；/n所述双核嵌入微处理器模块包括ARM处理器(1)和DSP处理器(2)；其中，DSP处理器(2)用于存储及处理表面肌电数据，接收无线通信模块(6)传输的识别器参数，发送控制指令到驱动模块(10)；接收检测模块传输的数据；所述ARM处理器(1)用于接收上位机模块(12)的功能性刺激信息，产生用于对患侧手进行不同程度刺激的控制信号；/n所述前臂肌肉本体模块(3)包括患侧前臂肌肉和健侧前臂肌肉；所述健侧前臂肌肉用于采集表面肌电信号，所述患侧手为康复手套模块(9)的作用对象；/n所述电源管理模块还用于显示电量以及电量过低报警；/n所述检测模块(8)使用数据手套来检测患侧手和健侧手的位置信息、关节角度信息和压力信息；/n所述肌电解码模块(5)对采集到健侧手不同手势下的信号进行小波降噪处理，再进行盲源分离，提取出四通道的肌肉的动作电位序列；对提取出的动作电位序列进行均值、相关性系数、频域能量特征提取，并采用LDA的方法训练识别器；/n所述手部自主康复训练系统的实现方法包括如下步骤：/n步骤一、患者健侧手部执行特定动作，通过表面肌电信号采集模块(4)采集患者健侧和患侧前臂的相应通道的表面肌电信号，分别将健侧的表面肌电信号和患侧的表面肌电信号存储在DSP处理器(2)和ARM处理器(1)中；/n步骤二、将健侧前臂表面肌电信号和患侧前臂表面肌电信号对比，根据设定的阈值，确定刺激通道和刺激强度，即ARM处理器(1)发送控制指令至神经假体模块(11)，实现对相应肌肉穴道的刺激；/n步骤三、将采集到健侧前臂表面肌电信号通过无线通信模块(6)传送给上位机模块(12)，并通过肌电解码模块(5)进行肌电解码；将解码结果转化为相应的运动控制指令，传送给康复手套模块(9)；/n步骤四、康复手套模块(9)在DSP处理器(2)的控制下，执行运动，并带动患者患侧上肢执行康复训练；/n步骤五、若患侧前臂表面肌电信号已超过设定阈值，则直接将采集到的患侧前臂表面肌电信号通过无线通信模块(6)传送给上位机模块(12)，根据肌电解码模块(5)进行肌电解码；/n步骤六、将解码结果转化为相应的运动控制指令，并传送给康复手套模块(9)，协助患侧手进行日常活动，帮助恢复ADL能力。/n