[发明专利]一种基于运动想象上肢运动康复治疗方法

权利要求书

1.一种基于运动想象上肢运动康复治疗方法，其特征在于，包括以下步骤：

一、脑卒中患者头戴电极帽坐在轮椅上，跟随计算机屏幕上显示的虚拟上肢动作进行30个trial的运动想象任务。系统将采集患者在执行想象任务时的EEG信号以及每两个任务之间患者休息时的EEG信号。将这两种状态的EEG信号训练分类器。

二、在分类器训练结束后，患者需要按系统提示执行60个trial的上肢运动想象康复治疗任务。上肢运动想象康复治疗任务分为两个阶段。在前一阶段，患者需要在10秒内完成运动想象任务。在患者执行运动想象任务的过程中，系统每隔500毫秒对患者的EEG信号进行一次运动意图检测和脑控能力评估。根据评估的结果，对脑机控制权重进行自适应分配；最后将协同控制的结果转化为控制指令，实时对虚拟上肢进行同步控制。

三、在后一阶段，如果患者在指定的时间内完成了该次运动想象任务，系统将驱动功能电刺激设备对患者上肢相应的肌肉进行电刺激，促使其完成与虚拟上肢一致的动作，并保持该动作4秒；否则，不施加电刺激给患者。患者完成当前治疗任务后休息5秒，休息结束后将继续重复步骤二、三进行下一次同样的治疗任务，直至完成所有的治疗任务。

2.根据权利要求1所述的一种基于运动想象上肢运动康复治疗方法，其特征在于，步骤一、二、三中所述患者需要执行运动想象任务不限于某个固定的想象任务，任务的具体内容和任务完成时的状态一般可以根据患者的患病情况来自定义。例如，某个脑卒中患者右侧上肢腕部运动功能障碍，治疗师可以将想象平放在桌面上的右侧手腕(任务初始状态)升到与桌面水平面成60度夹角(任务完成时的状态)设置为该患者的运动想象任务。为了帮助患者理解任务，系统不仅会语音提示，而且在提示的同时视觉呈现与任务相对应的三维虚拟上肢运动。

3.根据权利要求1所述的一种基于运动想象上肢运动康复治疗方法，其特征在于，步骤二中的患者脑控能力评估，具体通过以下两个步骤：

A.通过对当前时刻的前2秒EEG信号依次进行预处理、特征提取和分类识别，最后将分类器输出值作为当前时刻患者运动想象的强度；

B.根据患者在当前时刻包括在内的4次运动想象强度和完成该trial的治疗任务所需的最小运动想象强度，对当前时刻的任务完成度进行预测。任务的完成度越高表示患者的脑控能力越强，反之亦然。

4.根据权利要求1所述的一种基于运动想象上肢运动康复治疗方法，其特征在于，步骤二中的脑机控制权重自适应分配，具体通过以下步骤：

A.计算当前时刻患者完成该次任务失败的可能性；

B.计算系统对患者完成该次任务时所施加辅助程度；

C.以同时最小化任务失败可能性和施加辅助程度为目标，根据最优化方法，计算分配给患者控制和系统辅助控制的最优权重。

5.根据权利要求1所述的一种基于运动想象上肢运动康复治疗方法，其特征在于，步骤三中的系统驱动功能电刺激设备对患者上肢相应的肌肉进行电刺激，促使其完成与虚拟上肢一致的动作，具体通过以下步骤：

A.根据虚拟上肢的三维模型，计算虚拟上肢的肩关节、肘关节、腕关节和掌指关节等主要关节的相对角度；

B.分别对与上述关节肌肉运动相关的电刺激电极贴片施加对应强度的电刺激；

C.通过固定在上肢各关节的角度传感器，实时感知各关节的相对角度；计算感知的相对角度与模型的相对角度的角度差，并作为PID控制器的输入，PID控制器根据PID控制算法实时调整电刺激的强度，从而快速获得与虚拟上肢一致的动作。