含有手部運動反饋的穿戴式上肢運動功能重建系統(tǒng).pdf

1、隨著全世界癱瘓病人數(shù)量的持續(xù)增長，康復醫(yī)學研究領(lǐng)域的癱瘓病人肢體運動功能重建逐漸成為研究熱點。目前各類醫(yī)療儀器普遍采用神經(jīng)肌肉電刺激(NMES)方法，在外周神經(jīng)系統(tǒng)上施加電刺激脈沖，使周邊肌肉產(chǎn)生人工動作電位，完成預定的動作。與其它生物醫(yī)學方法相比，功能電刺激(FES)具有使用方便、效果顯著的優(yōu)勢。本課題組提出了“肌電橋”發(fā)明專利思想，研發(fā)了一種基于通信原理和肌電信號控制的運動功能重建系統(tǒng)，克服了傳統(tǒng)NMES系統(tǒng)刺激模式單一、癱瘓病人主

2、動參與度低等缺點。然而，前期研發(fā)的系統(tǒng)不夠便攜，且缺少手部運動的反饋功能，沒有相應(yīng)的評價機制。
　　本論文基于課題組前期提出的“肌電橋”系統(tǒng)理論，將肢體運動功能重建系統(tǒng)移植到Intel公司的Edison嵌入式平臺上，實現(xiàn)了可穿戴的效果，提高了系統(tǒng)的便攜性能。同時，系統(tǒng)中增加了數(shù)據(jù)手套模塊，可以檢測并反饋手部的運動情況，從而將系統(tǒng)改進成閉環(huán)結(jié)構(gòu)，豐富了系統(tǒng)功能，優(yōu)化了用戶體驗。
　　本文將穿戴式上肢運動功能康復系統(tǒng)劃分為三個子

3、系統(tǒng)進行詳細闡述:
　　“肌電橋”子系統(tǒng)緊貼“肌電橋”的概念，由肌電探測模塊和電刺激模塊組成，采用Socket網(wǎng)絡(luò)通信。根據(jù)肌電探測模塊獲得的實時肌電信號，經(jīng)過算法處理和通道映射，驅(qū)動電刺激模塊產(chǎn)生幅度、頻率等參數(shù)均可控的電刺激脈沖，實現(xiàn)實時遠程無線肌電控制電刺激功能。
　　自動尋點子系統(tǒng)基于多位點電極(Multi-pad)概念，由多位點電極板、電極驅(qū)動模塊、電刺激模塊和數(shù)據(jù)手套組成，模塊間依舊采用Socket進行網(wǎng)絡(luò)通信。

4、通過電極驅(qū)動模塊控制輪詢選通多位點電極并在電極上輸出電刺激脈沖，接著根據(jù)數(shù)據(jù)手套反饋的手部運動數(shù)據(jù)進行實時評價，最終自動找出對應(yīng)于病人手部各運動功能的最佳刺激位點。
　　人機交互子系統(tǒng)基于Android設(shè)備，研發(fā)了一系列APP與各模塊配合實現(xiàn)人機交互功能。例如:與肌電探測模塊配合實現(xiàn)肌電信號簡易示波器的功能;與數(shù)據(jù)手套模塊配合實現(xiàn)3D模擬手部運動狀態(tài)的功能;與電刺激模塊配合實現(xiàn)輸出任意可調(diào)刺激脈沖電流的功能。
　　三個子系統(tǒng)