[发明专利]一种智能化脑损伤患者手功能康复训练设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种医疗辅助仪器，特别是一种实时脑电控制的智能化脑损伤患者手功能康复训练设备，该仪器能用脑损伤患者的运动想象脑电控制、依患者肌无力状态、以自适应方式、分级地提供外部补偿助力或阻力，并向医生和患者实时、动态显示肌力信息的手功能训练装置。

背景技术

从现代医疗和康复仪器设备的发展趋势来看，可穿戴技术已经成为生物医学工程领域关注的热点问题，在“准自然状态”下检测人体各种生理信息对于发现和治疗新的疾病具有重大的意义。既能精确测量人体生理信息又不影响人的正常活动的传感器技术是实现可穿戴技术的基础。现代微电子机械系统(MEMS)制造工艺的发展，让传感器实现微型化、精确化成为可能。MEMS制造工艺和生物医学工程的结合是可穿戴技术发展的必然趋势。近年来，基于MEMS工艺的柔性压力传感器阵列成为人体表面压力检测的关键技术，目前这项技术主要靠从国外引进。研发具有自主知识产权的用于医学测量的MEMS柔性压力传感器阵列，将为我国研制新型医学仪器和康复设备提供必要的基础。

神经功能信息工程是一个迅速崛起的新领域，其在临床工程和康复工程中有着广泛的应用前景。当前，脑-机接口及其应用技术已经成为国际研究的热点，而动态、自发脑电的在线提取，脑行为意识信息的实时定征技术更是研究的难点。在这个研究方向上的突破不仅有重要的学术价值，还将会有效地促进我国数字化医疗仪器行业的发展。

遵循中枢运动控制的原则，运动想象是运动功能状态在工作记忆中内在激活而没有任何明显的运动输出。20世纪80年代末至90年代初，运动想象技术开始逐渐应用于康复训练。根据镜像神经元理论，镜像神经元系统不只在动作执行时被激活，当一个人观察另一个人完成同样的动作或是自己想象该动作时也会被激活。所以，脑损伤患者通过想象和观察动作时镜像神经元系统就可以被激活，从而起到恢复运动功能缺损的作用。近年来的研究发现也证实了这个理论，运动想象可改善脑损伤患者的运动功能，可作为激活运动网络的一种手段，同时这种疗法不依赖于患者的残存功能，为实现患者的主动康复提供了新的方法。

多学科交叉融合为研发具有我国独立自主知识产权的医疗仪器和康复设备提供了新的途径、思路和方法。国家相关部门鼓励多学科专家合作，开展综合交叉研究，以通过整合各个学科的优势，融合各个学科的新思想和新技术，促进科技创新。

我国现有肢体残疾人2412万，其中神经性损伤是最常见的致残原因。脑卒中(约1000万人，每年新增400万人)、脑外伤(每年新增100～120万人)、脑瘫(每年新增100万人)、脊髓损伤(每年新增60万人)、小儿麻痹后遗症等都可导致不同程度的瘫痪。其主要表现为肢体运动障碍，使日常生活、工作、学习、娱乐等各项活动均受到严重影响。肢体偏瘫的康复是一个国际难题，目前采用的疗法很多，但由于以康复仪器仍停留在意被动康复为主，缺乏量化的功能评定方法，总体治疗效果不甚理想。

发明内容

本发明的目的在于提供一种以主动康复理念为基础，采用运动想象脑电为启动信号，肌力信号作为反馈手段的智能化脑损伤患者手功能康复训练设备。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：包括脑电信号采集处理模块、手部力信号实时检测装置和康复机械手模块；

所述的脑电信号采集处理模块提取患者主动运动意念，实时、在体、在线采集脑损伤患者的脑电波，提取运动想象的特征信息，作为康复训练的控制信号输入至下位机DSP中，用自发脑电信号中的运动意识信息控制康复机械手模块的运动；

所述的手部力信号实时检测装置是在手部布置传感器阵列，检测手部的运动和力的信息输入至下位机DSP，实现自适应方式、分级地为患者手功能训练提供外部补偿助力；

所述的康复机械手模块包括上端带有滑槽的主体机械框架，在该主体机械框架的滑槽内固定有手腕支架板，在主机机械框架的下端两侧对称固定有带有导向槽的安装板，在安装板的导向槽内安装有横梁，横梁的两端分别与弹簧相连，弹簧的另一端固定在主体机械框架的滑槽内，与下位机DSP相连的汽缸的输出端与横梁相连。

本发明的脑电信号采集处理模块包括电极帽、前置脑电放大采集板和下位机DSP信号处理部分组成，三道脑电采集帽提取头部C3、C4和Cz区域的脑电信号，经前置脑电放大采集板将uV级别的脑电信号，经过脑电采集板放大一万倍，送入下位机DSP，DSP采样频率为128Hz，在下位机中脑电信号去噪后，做任务意识分类得到人的主动运动意念，此时手功能康复训练设备得到运动启动信号。