本技术公开一种肌电驱动多通道功能性电刺激上肢康复平台及其方法,所述平台包括肌电采集装置、肌电采集数据处理系统、上位机和电刺激系统;所述肌电采集数据处理系统输入端与所述肌电采集装置连接;其输出端通过无线或有线的方式与所述上位机输入端连接;所述上位机输出端通过无线或有线的方式与所述肌电采所述电刺激系统连接;所述肌电采集装置采集患者健侧肢体表面肌电信号;所述肌电采集数据处理系统对采集患者健侧肌电信号进行滤波处理获得肌电数据;所述上位机根据肌电数据进行手势识别处理获得电刺激参数配置发送所述电刺激系统;所述电刺激系统根据电刺激参数配置对患者病侧肢体表面输出匹配的波形刺激信号;本发明通过患者健侧肢体的主观运动控制患侧肢体实现双侧精细运动,加速康复进程。
背景技术
脑卒中是神经中枢血液供应异常时易产生的神经系统性疾病,干扰中枢神经系统正常生理活动,具有高致残率、高死亡率的特点。偏瘫是脑卒中后常见的并发症,表现为患者单侧肢体运动障碍,严重影响患者的日常生活活动。最大程度降低残障程度,恢复生活自理是此类患者的首要需求。
功能性电刺激技术为偏瘫患者提供了一种比传统运动康复更有效的康复途径。其工作原理是利用神经细胞的电兴奋性,通过外部施加的电流刺激脉冲模拟神经中枢传递的神经冲动,改变神经细胞膜电位,形成动作电位,并沿着神经纤维传播,致使瘫痪肌肉收缩,促进肌肉恢复,诱导中枢系统神经可塑性;多个刺激通道可以实现多肌群协同运动,完成精细、复杂的功能性动作。研究表明,将功能性电刺激与融合患者主观意图的意向性运动结合,使患者集中注意于患侧肢体,引导健侧和患侧肢体同步运动,可以促进大脑半球间兴奋与抑制的平衡,显著提升康复效果。故通过采集偏瘫患者健侧肢体表面肌电信号,提取主动运动信息,并根据运动结果在患侧肢体同步进行电刺激以实现与健侧类似的动作,能够有效提高康复效率,但由于目前电刺激设备通道的限制,该疗法无法实现需要较多肌群联合的复杂和精细运动动作。功能性电刺激疗法能够应用于由脑卒中引起的偏瘫患者的康复治疗,已在临床产生了积极的治疗效果,尤其是通过健侧肌电控制患侧肢体运动的对侧控制型电刺激疗法能够进一步提高治疗效率,促进大脑左右半球兴奋与抑制的平衡。但目前该类疗法的肌电采集设备便携度低,佩戴较为麻烦,且电刺激设备通道数少、刺激精度低,无法实现较为精细、复杂的功能性动作。
表面肌电信号具有非平稳、幅值低、信噪比低的特点,其幅值水平与电极下方肌肉的收缩程度和收缩数量呈正相关,可以有效体现肌肉的运动状态,评估肌肉活动。在表面肌电采集方面,需要提供高共模抑制比的采集电路,并在硬件和软件层面进行数据滤波等处理,除去其他生理和外界环境的干扰信号。目前常见表面肌电采集装置便携性低、连接线缆多,佩戴方式有待改进,无法高效的实现运动动作识别。在肢体运动动作识别方面,需要提取时域、频域、时频域下的多种肌电特征,并进行特征降维、特征分类,得到高性能的机器学习模型并应用于实时运动动作判别。
实现思路