[发明专利]基于脑肌电信号深度学习融合的脑卒中运动康复方法

说明书

一种基于脑肌电信号深度学习融合的脑卒中运动康复方法：使用者根据显示屏中的符号提示进行相应的运动想象，产生的运动想象脑电信号及肌电信号，通过脑电信号采集装置、康复运动装置中肌电信号采集装置进行采集，并依次进行A/D转换、放大、陷波、滤波、截取预处理；经过预处理后的脑电、肌电信号通过无线通信方式传输至上位机，上位机对脑电信号、肌电信号进行特征提取、特征融合和分类，以及进行运动意图辨识和疲劳监测，输出辨识结果和疲劳度；辨识结果和疲劳度通过无线通信方式回传至康复运动装置，康复运动装置根据辨识结果和疲劳度解算出驱动信号，带动肢体做相应的训练动作。本发明能够增强使用者在康复训练过程中的主动性。

技术领域

本发明涉及一种脑卒中运动康复方法。特别是涉及一种基于脑肌电信号深度学习融合的脑卒中运动康复方法。

背景技术

脑卒中是一种由于脑部血管骤然破裂或阻塞导致血液不能流入大脑致使脑组织损伤的一种脑血液循环障碍性疾病。根据美国心脏协会(AHA)2018年心脏病与卒中统计数据更新显示，全球范围内卒中死亡率占11.8％，成为仅次于心脏病的第二大死因。根据已有医学研究表明，绝大多数脑卒中患者的脑和肢体神经通路并未完全受损，基于运动想象的脑机接口可用于重建损伤的神经通路。近年来，利用脑机接口技术辨识人脑意图，实现人脑与计算机或外部设备的通讯与控制，已被广泛应用于医疗康复训练当中。其中，运动想象作为一种内源性脑电电位的诱发范式，具有无需外界刺激、训练时间相对较短的特点，适应于基于脑机接口的运动康复医疗设备。在运动康复训练过程中，患者在进行长时间、高强度训练时容易因肌肉疲劳而发生痉挛或拉伤等，因此系统需要根据患者的康复状态进行必要的调整和控制，而皮层肌电信号在直接反映患者运动意图的同时，往往还蕴含了患者运动神经系统功能状态的大量信息，如疲劳度等。因此，基于运动想象的脑电信号与皮层肌电信号相结合的全肢体康复设备能更好地增强患者主动参与性、个体适应性和操作安全性等各个方面。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种能够实现对患者运动意图的实时监测与分析并进行自主康复训练的基于脑肌电信号深度学习融合的脑卒中运动康复方法。

本发明所采用的技术方案是：一种基于脑肌电信号深度学习融合的脑卒中运动康复方法，包括如下步骤：

1)使用者将需要康复的肢体固定于康复运动装置中，并将脑电信号采集装置的电极帽固定在头部对应位置；

2)使用者根据显示屏中的符号提示进行相应的运动想象，产生的运动想象脑电信号及肌电信号通过脑电信号采集装置、康复运动装置中肌电信号采集装置进行采集，并依次进行A/D转换、放大、陷波、滤波、截取预处理；

3)经过预处理后的脑电、肌电信号通过无线通信方式传输至上位机，上位机对脑电信号、肌电信号进行特征提取、特征融合和分类，以及进行运动意图辨识和疲劳监测，输出辨识结果和疲劳度；

4)辨识结果和疲劳度通过无线通信方式回传至康复运动装置，康复运动装置根据辨识结果和疲劳度解算出驱动信号，带动肢体做相应的训练动作。

步骤2)中在首次进行运动想象时，只产生运动想象脑电信号，肌电信号为零。

步骤2)所述的运动想象每次持续8s，前两秒显示屏显示空白，之后在显示屏中央出现一个□字，并发出beep声提示，提醒使用者运动想象即将开始；从2s到3s间，显示屏上的□字随机变成F、T、L或R中的一种字母提示，使用者根据字母提示想象与字母所对应的脚运动、舌头运动、左手运动或右手运动，想象运动期间持续4s；每两次运动想象期间有3至5s的随机休息间隔，每30次运动想象之间有3分钟的休息时间。