面向病理性震顫抑制機器人上肢生物力學模型的研究.pdf

1、病理性震顫是一種常見于上肢的疾病,影響著患者的生活質(zhì)量和心理健康。隨著技術的發(fā)展,對于病理性震顫的治療也逐漸有所成效,其中外骨骼輔助治療手段是近幾年發(fā)展起來的治療方式,在生物醫(yī)學領域具有廣闊的應用前景。新一代抑震機器人將采用功能性電刺激作為抑震手段,本次研究的主要目的是建立一個適用于功能性電刺激抑震的分析模型。
　　本文基于肌肉的Hill模型的理論,探究了肌肉電信號與肌肉活化度間的轉(zhuǎn)換關系,并利用開放性生物力學仿真軟件OpenSi

2、m建立了人體上肢骨肌系統(tǒng)模型,最終實現(xiàn)了以肌肉活化度為驅(qū)動的骨肌系統(tǒng)模型。
　　肌肉活化度是一個表征肌肉興奮狀態(tài)的抽象概念,而表面肌電信號(sEMG)也能反映肌肉的活躍程度,因此兩者存在著一定的聯(lián)系。為將真實的震顫信息輸入骨肌系統(tǒng)模型,需將易測量的表面肌電信號轉(zhuǎn)化為模型的肌肉活化度,因此,設計了一個新的計算方法——Hill模型與神經(jīng)網(wǎng)絡相結合的方法,實現(xiàn)了表面肌電信號到肌肉活化度的轉(zhuǎn)換,經(jīng)過轉(zhuǎn)換后的表面肌電信號可驅(qū)動建立的骨肌模型

3、,并能模擬肢體的震顫運動。
　　本文對震顫運動也進行了初步研究,應用經(jīng)驗模態(tài)分解方法(EmpiricalModeDecomposition,簡稱EMD)對震顫患者的關節(jié)運動信號和肌電信號進行了分析,實現(xiàn)了意向運動信號和震顫運動信號的分離以及信號的時頻域分析。提出了判斷震顫發(fā)生的時域指標和頻域指標,有效地對震顫運動進行了識別,并可用于抑震機器人對震顫發(fā)生的判斷。
　　在實驗環(huán)節(jié),基于骨肌系統(tǒng)模型和表面肌電信號對震顫運動進行了仿