[发明专利]一种双主动控制模式的手部康复训练装置及训练方法

说明书

本发明提出一种双主动控制模式的手部康复训练装置及训练方法，通过脑电采集设备实时采集大脑运动想象区的脑电信号，经信号预处理、特征提取、分类识别后将结果发送至虚拟场景进行交互，控制场景中模型手的移动；当模型手到达指定位置后变为握拳状态，此时，采集患者健侧肌电信号，经信号预处理、特征提取、分类识别后将结果以指令形式通过蓝牙发送给可穿戴康复机械手，通过健侧的肌电信号带动患侧可穿戴康复机械手抓握，辅助受试者进行康复训练，实现脑电和肌电相结合方式进行手部康复训练。本发明通过主被动式的康复训练加速了受试者大脑受损运动区功能的重塑和手部康复速度与康复效果，提高患者手部康复训练的主动性。

技术领域

本发明涉及康复训练技术领域，具体地涉及一种双主动控制模式的手部康复训练装置及训练方法。

背景技术

脑卒中是一种因脑部血管突然破裂或因血管阻塞导致血液不能流入大脑引起脑组织损伤的高发疾病。脑卒中包括缺血性和出血性卒中，具有发病率高、死亡率高和致残率高的特点。据世界卫生组织报道，在世界范围内脑卒中已成为仅次于癌症和冠心病的死亡原因。近几年，中国已成为全球卒中第一大国，每12秒新发脑卒中1例。全国现有大约700万患者，且以每年8.7％的速度增长，到2030年预计全国脑卒中患者人数达到3177万。临床发现，75％以上的脑卒中患者表现为不同程度肢体运动功能障碍进而严重影响患者的生活质量，给患者、家庭和社会造成了沉重的负担。人体的上肢功能占全身功能的60％，手功能占上肢功能的90％。存活的脑卒中患者55％-75％遗留有肢体功能障碍，其中手功能障碍患者约占80％，已成为脑卒中引发的主要病症之一，严重影响患者生活质量和活动能力。具体表现为手指关节弯曲伸展困难，不能进行正常的抓握与伸展动作。依照当前的医学水平还没有能力完成修复损伤的神经系统，只能通过一些其它辅助手段来改善或替代受损神经系统功能。据相关实践证明，偏瘫患者通过及时、主动的运动康复训练，在一定程度上可以恢复肢体的简单运动能力、甚至痊愈。

然而，传统手部运动功能障碍患者的康复训练，主要是采取医师一对一式康复治疗或借助简单康复器械，不仅劳动强度大、费用昂贵，而且训练效果差强人意，尤其针对康复后期患者，康复过程枯燥乏味，患者参与主动性差，使得康复周期延长。近几年，脑卒中后手部运动功能障碍康复治疗技术不断出现，如强迫性运动疗法、机器人辅助治疗技术、经颅磁刺激技术、运动想象疗法等。其中，运动想象与物理治疗相结合可以显著改善脑卒中患者手部运动功能。但由于康复训练模式单一、交互性差，无法适应不同患者、不同康复阶段的康复训练需求，即存在个体适应性差和患者主动性差的问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明一种双主动控制模式的手部康复训练装置及训练方法，目的在于将脑电与肌电结合起来，将运动想象疗法与肌电控制机械手辅助受试者抓握训练结合起来，并通过Leap Motion在场景中进行人机交互，为脑卒中患者提供一种双主动控制模式的手部康复训练方法。

具体地，本发明采取如下技术方案：

本发明提供一种双主动控制模式的手部康复训练装置，其包括脑电采集装置、肌电采集装置、可穿戴康复机械手、虚拟康复训练系统及Leap Motion手部跟踪器，

脑电采集装置包括脑电帽和脑电放大器，脑电帽佩戴于受试者头顶，以采集运动想象脑电信号，脑电放大器与上位机连接进行信号的发送与接收；

肌电采集装置包括肌电采集模块和信号接收器，肌电采集模块佩戴在受试者健侧手臂的指伸肌和尺侧腕屈肌处以采集肌电信号，通过信号接收器将肌电信号传输至上位机；

可穿戴康复机械手能能够实现手部每根手指的独立运动，并能够辅助各个手指关节伸展和弯曲，可穿戴康复机械手与虚拟康复训练系统相结合，用于受试者的康复训练；

虚拟康复训练系统包括脑肌电采集单元，脑肌电采集单元能进行脑肌电信号的预处理、特征提取及分类识别；