[发明专利]一种基于功能性电刺激的智能化上肢康复训练系统

说明书

本发明公开了一种基于功能性电刺激的智能化上肢康复训练系统，其特征在于，包括多通道可编程电刺激器，中央控制器，游戏屏幕和运动捕捉肘托，所述多通道可编程电刺激器设置有电极和电极连接线，所述运动捕捉肘托设置有RFID读取器和贴片，所述多通道可编程电刺激器与所述中央控制器相连接，所述运动捕捉肘托与所述中央控制器相连接，所述运动屏幕与所述中央控制器相连接。该系统可提高患者参与康复训练的积极性和沉浸度，改善过去重复训练的枯燥过程，配合患者自主运动意图并消除外界启动电刺激产生与患者运动不匹配的问题，增加运动过程中患者运动学数据实时记录，为治疗医师评估患者运动康复效果以及调整不同干预阶段电刺激策略提供了依据。

技术领域

本发明涉及医疗领域，尤其涉及一种基于功能性电刺激的智能化上肢康复训练系统。

背景技术

经过几十年的发展，功能性电刺激(Functional Electrical Stimulation，FES)技术在康复领域内已经取得了重要的成果。该成果也逐渐被康复医院以及各大康复科接纳作为帮助脑卒中患者康复的主要的技术。人体的肌肉骨骼系统是一个复杂且多自由度的非线性系统，主要运动都是协调多关节多肌肉，因此如何配置电刺激的“刺激强度”和“刺激序列”才能有效的控制人体复杂肌肉骨骼系统顺利完成运动任务是亟需解决的核心问题。基于发明者十多年的研究积累，通过仿生模型验证了辅助上肢运动的电刺激策略的可能性，在该电刺激技术的引导下鼓励患者完成多关节多肌肉的上肢运动，从而达到康复训练的效果。

当前，辅助患者运动的电刺激脉冲需要人为触发启动，且每次触发的时间需治疗师进行启动或者是循序的固定重复启动，无法与患者自身的运动有良好的结合，无法得知患者自身的运动意图。电刺激的触发该过程需要治疗师的参与，患者无法自行完成康复任务。同时，人为触发的电刺激脉冲和患者的运动不匹配，甚至会打乱患者原始运动，造成不必要的影响。目前使用的功能电刺激为固定模式，无法根据不同患者运动功能差异性、同一患者不同康复阶段运动功能恢复程度进行电刺激模式动态调整。患者进行功能性电刺激干预的效果缺乏量化评估手段，并且该量化评估结果可以作为依据修正电刺激策略。功能性电刺激康复训练过程非常枯燥，患者自主完成康复训练的积极性、参与性很低。能够反映主动意图的方案，多为以生理电信号(表面肌电信号、脑电信号)为启动信号，电刺激信号和生理电信号相互影响而导致运动意图判断出现较大误差，同时容易受环境噪声的干扰，使得训练过程存在很大变异性。另外，以外骨骼机器人为策略的康复辅助设备由于较高成本和复杂的控制方法而无法融入目前临床，且外骨骼机器人无法达到精细的肌肉运动，该方式为外部牵引运动，而非患者自身的自主运动肌肉。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种基于功能性电刺激的智能化上肢康复训练系统，可实时反馈数据反映患者主动运动意图，建立和电刺激脉冲的输出建立触发逻辑，从而实现患者以主动运动下自行触发电刺激辅助其完成康复运动。完成对患者运动任务中的运动学数据采集，根据患者的“运动时间、速度峰值、反应时间、运动一致性”等运动学信息周期性修改电刺激输出策略，以运动学信息作为反馈数据修正电刺激策略。周期性对患者进行无电刺激的运动评估，将患者的“运动时间、速度峰值、反应时间、运动一致性”等运动学信息和电刺激条件下的反馈信息对比，并可将训练过程与运动学数据结合转化为得分与次数等游戏场景量化数据。阶段性反馈功能性电刺激的干预效果。开发对应的趣味性游戏伴随患者完成康复任务，游戏中加入视觉、声音反馈等信息鼓励患者积极参与更多的独立康复任务。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是如何实现系统的指挥组反馈，并将运动学信息作为反馈数据修正电刺激策略，并周期性对患者进行无电刺激的运动评估，鼓励患者积极参与更多的独立康复任务。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于功能性电刺激的智能化上肢康复训练系统，包括多通道可编程电刺激器，中央控制器，游戏屏幕和运动捕捉肘托，所述多通道可编程电刺激器设置有电极和电极连接线，所述运动捕捉肘托设置有RFID读取器和贴片，所述多通道可编程电刺激器与所述中央控制器相连接，所述运动捕捉肘托与所述中央控制器相连接，所述运动屏幕与所述中央控制器相连接。