[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

说明书

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。

技术领域

本发明涉及康复训练系统及训练方法，具体涉及一种基于肌电解码的偏瘫患者的手部自主康复训练系统，同时还涉及一种自主康复训练方法。

背景技术

在我国，意外事故和环境污染造成脑外伤、脑瘫等脑损伤致残人数可观，特别是随着老龄化社会的来临，脑中风成为运动功能障碍和偏瘫的主要因素。随着医疗水平的提高，脑中风的死亡率逐渐降低，但在中风的幸存者中，大约有80％-90％的患者会留下手部运动功能缺陷，失去自主生活能力和运动能力。患者正常的工作和生活受到严重影响，对其护理耗时、耗力，对社会和家庭都造成了负担。因此对于手部的康复训练系统成为研究的热点。

医学研究表明，脑损伤康复的本质来源于大脑的神经可塑性，神经可塑性和控制可塑性的机制是中风运动功能恢复的理论关键。通过引导患者进行积极的运动,以达到预防残疾和改善运动功能的效果。常规的康复训练中,手部在康复设备的带动下进行单一的运动训练，大脑皮层对重复运动的兴奋性逐渐降低，导致康复效果不尽人意。因此，在康复运动的训练过程及环境中加入一些随机因素以维持训练过程中皮层的兴奋性是有必要的。目前，研发的康复训练系统通过触屏电脑上播放的3D动画，引导患者进行被动运动或主动运动训练，使患者能够进行抓握、伸展、拾取物品。还有一些采用虚拟现实的方法来提供视觉刺激，提高康复训练效果。这些设备过于昂贵，不适合工薪阶层使用

神经可塑性恢复偏瘫患者手部运动功能具有重要意义，但并非所有的可塑性变化都是有益的。因此，需要人为地诱发可塑性变化。运动意图和运动反馈的结合可以诱发可塑性变化并改善功能恢复。动作电位是促使肌肉进行收缩的动力而不仅是肌肉收缩后的一种表现形式，因此表面肌电信号超前于实际运动，可以提供运动意图预判。本发明也采用前臂肌肉的表面肌电信号作为信号源，并将其中的运动意图解码出来，控制可穿戴康复手套，使其带动患侧手进行康复训练及日常活动。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种针对偏瘫患者的手部康复训练系统，另一目的是提供一种基于上述系统对偏瘫患者的手部进行康复训练的方法，本发明能够克服和解决现有技术中解码精度不高、康复训练模式单一、康复效率低等问题。

技术方案：一种偏瘫患者的手部自主康复训练系统，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、用于双核嵌入微处理器模块与上位机模块通信的无线通信模块、用于给双核嵌入式微处理器模块和神经假体模块提供电压的电源管理模块、用于检测患侧手和健侧手信息的检测模块、用于带动偏瘫患者的手部进行康复训练的康复手套模块、用于驱动带动每根手指上的电机工作的驱动模块、用于给不同穴道以不同程度电刺激的神经假体模块以及上位机模块；所述上位机模块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传送到双核嵌入微处理模块控制相应模块运行。

所述双核嵌入微处理器模块包括ARM处理器和DSP处理器；其中，DSP处理器用于存储及处理表面肌电数据，接收无线通信模块传输的识别器参数，发送控制指令到驱动模块；接收检测模块传输的数据以便实时监测手部的运动状态；所述ARM处理器用于接收上位机模块的功能性刺激信息，产生用于对患侧手进行不同程度刺激的控制信号。

所述前臂肌肉本体模块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作用对象，所述患侧前臂肌肉为康复手套模块的作用对象；