[发明专利]一种基于脑肌电信号小波相干系数的卒中康复评估方法

说明书

针对目前脑卒中患者的传统康复治疗受治疗师主观临床经验的制约，以及难以实时反映患者康复进展的问题，本发明公开了一种基于脑肌电信号小波相干系数的卒中康复评估方法，属于康复医学技术领域；通过构建一种脑电信号结合肌电信号的提取方案，对脑电、肌电信号进行处理与分析，提取信号特征进行运动相关信息的识别，得出患者实时状态下的康复阶段情况，实现了基于脑电、肌电信号的康复评估。本发明方法通过分析患者的三角肌sEMG信号和对应脑区EEG信号的相干性与上肢运动功能恢复间的关联性，为后续制定康复方案提供了参考指标，并基于小波相干系数对卒中恢复中期和卒中恢复后期两类患者进行分类，构建二分类的评估模型，分类正确率达到88.9%±4.9%。

技术领域

本发明涉及一种基于脑电、肌电信号的卒中康复评估方法，具体涉及一种基于脑肌电信号小波相干系数的卒中康复评估方法，属于康复医学技术领域。

背景技术

脑卒中是指由于各种原因造成的急性脑血管循环障碍导致大脑半球或脑干局灶性神经功能缺损的一种临床综合征，俗称中风。中国是全球脑卒中发病率最高的国家之一，且脑卒中发病平均年龄呈逐步年轻化的趋势。一直以来，脑出血或者梗塞被认为是世界上导致死亡和长期残疾的主要原因。

当患者中风时，脑部血液供应的中断，颅内压的升高以及所释放血液的毒性作用都可能导致对脑组织的严重损害。根据病变部位的不同，可能会导致各种身体机能障碍，结果包括肌肉无力，感觉丧失和认知缺陷，这些都可能对中风幸存者的生活质量产生重大影响。尽管组织损伤通常是不可逆的，但已证明可以通过利用大脑的重塑能力来部分恢复身体机能，并且中风后的康复计划可以在康复过程中发挥重要作用。

随着脑-机接口技术(Brain-Computer Interface，BCI)的发展，脑电在脑卒中康复中的应用越来越受到重视。脑电信号和表面肌电信号分别包含了躯体运动控制信息和肌肉对大脑控制意图的功能响应信息，能够直接体现患者的康复状态。因此我们可以通过对信号进行特征的有效整合，构建出一个针对于脑卒中分类的评估模型，以此弥补传统评估的劣势。

发明内容

本发明的目的是：克服当前脑卒中患者的传统康复治疗受治疗师主观临床经验的制约，以及难以实时反映患者康复进展的问题，提供一种基于脑肌电信号小波相干系数的卒中康复评估方法，通过分析患者的三角肌sEMG信号和对应脑区EEG信号的相干性与上肢运动功能恢复间的关联性，为后续制定康复方案提供了参考指标，并基于小波相干系数对卒中恢复中期和卒中恢复后期两类患者进行分类，提取出最优特征并以此训练离线模型并通过特征进行分类识别建立二分类的评估模型，从而实现对卒中恢复后期和卒中恢复中期的高分类准确率。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种基于脑肌电信号小波相干系数的卒中康复评估方法，包括以下步骤：

准备工作：S0、通过E-prime软件设计实验刺激程序，作为脑肌电同步采集实验范式呈现软件，实验包含两种设计范式：1代表是抬起左臂，2代表抬起右臂。

操作步骤：S1、同步采集脑肌电信号：受试者根据偏瘫侧选择实验范式，并利用干电极脑电帽和肌电电极作为实验测试设备进行穿戴，受试者根据要求执行任务，实验过程中同步采集受试者抬臂时的三角肌sEMG信号和对应脑区EEG信号。

干电极脑电帽按照标准正确佩戴，并以A1、A2电极作为参考电极，采样频率300Hz，DC直流采集模式；肌电电极采用扩展通道且电极直径为5mm，之间间隔2cm构成差分模式进行实验；受试者根据要求执行任务并采集数据，每次患侧上臂抬起保持5秒钟，中间休息10秒钟。