[发明专利]假肢腕肘关节仿生型本体觉重建方法

说明书

本发明公开假肢腕肘关节仿生型本体觉重建方法，步骤为：1)确定电刺激脉冲时序；2)基于电刺激脉冲时序，所述微控制器分别向m个脉冲通道发送电压脉冲信号；3)第j个脉冲通道的压控恒流源电路接收和处理电压脉冲信号V_1j，得到单相恒定电流脉冲信号I_1j，并传输至该脉冲通道的单极性转双极性电路；所述单极性转双极性电路接收和处理单相恒定电流脉冲信号I_1j，并输出双相恒定脉冲电流信号I_2j；4)刺激电极接收到双相恒定脉冲电流信号I_2j后，产生作用于使用者肢体的电刺激；5)在使用者肢体受到电刺激后，微控制器监测残肢肌肉收缩程度。本发明可以尽可能地恢复使用者的仿生型本体觉，协助使用者动态地调节对假肢的控制，进而实现精确运动。

技术领域

本发明涉及电刺激领域，具体是假肢腕肘关节仿生型本体觉重建方法。

背景技术

截肢患者安装假肢后，无法使用假肢进行灵巧运动。只有恢复了感觉功能，才能动态地调节对假肢的控制，进而实现精确运动。

现在仿生型本体觉的干预方式分为侵入式和非侵入式两种。

侵入式干预方法通常使用利用微电极电刺激尺神经和正中神经的感觉轴突能成功诱发手上不同质量、空间分辨率的感觉，整合到假肢中。其优势是诱发的人工感觉分辨率高，感官感知的数量多。利用横向神经束间多通道电极能激活正中神经和尺神经的感觉纤维，给假手手指提供力的感觉反馈。通过在两名截肢受试者的外周神经植入袖带电极，通过给残肢的外周神经施加电刺激，可重复性地稳定诱发感觉，被试能感受到“幻手”的不同位置被刺激，并且能使截肢者“感受”到假肢手的不同类型感觉，包括敲击、压力、轻触、振动。在众多植入电极中，仿生型本体觉恢复效果很好的是犹他倾斜电极阵列(Utah SlantedElectrode Array,USEA)，因为它曾使截肢者感受到多达81种感官感知。Davis等人把USEA植入上肢的神经，在恢复运动功能同时提供了感觉反馈，但缺点为有创伤、植入电极的长期使用稳定性不佳等。而且，这类实验结果受到有限植入时长的制约，并且残肢志愿者的征集困难大。

而非侵入式方法通过牺牲刺激的精度，降低了临床实验的难度，更容易推广。目前常见的非侵入式方法都旨在恢复手指仿生型本体觉，基本针对腕部肘部仿生型本体觉恢复的方案。但人体手部动作时往往会连同腕关节甚至是肘关节一起发力，腕肘关节感觉对于灵巧运动至关重要。传统非侵入式方法都忽略了这一点。

传统感觉编码机制是通过单纯调节刺激强度来传递假肢的力学或压力传感器的输出，其方案包括：1)选择假手拇指指尖和食指指尖的间距，即手孔大小，来表征假手关节的空间位置。并且选择将手孔大小编码为机械振动刺激的强度来反馈假手关节空间位置。2)将机械手传感器采集到的传感器信号按强弱分的等级转换成人体可识别的电刺激强度，将该电刺激施加到人体肢体，从而诱发被试产生线性的感受强度。然而，上述线性编码方式都很生硬，忽略了仿生型本体觉感觉反馈的规律。

现有技术主要是利用人体自身的仿生型本体觉感受器或平板电脑，通过执行肌肉力量任务，研究仿生型本体觉功能的恢复，或者通过肌电信号和躯体感觉诱发电位，来测量关节的仿生型本体觉感觉信息，大多存在以下问题：

1)目前大多数实验室研究有创的干预方式，需要神经肌肉-电极接口装置植入到截肢患者的残肢，才能够记录传出运动信号来控制假肢，同时可以刺激残肢的感觉神经纤维，恢复截肢患者的肢体感觉。

2)目前假肢感觉反馈的方法仍然很原始。大多数现存的感觉编码机制通过调节刺激强度来跟踪假肢位置、运动状态监测传感器的输出，忽略了自然感觉反馈的重要方面。

发明内容

本发明的目的是提供假肢腕肘关节仿生型本体觉重建的方法，包括以下步骤：

1)在使用者肢体上贴覆n个刺激电极。所述肢体安装有假肢。所述假肢内置有电机编码器。所述电机编码器监测假肢的运动姿态信息，并发送至微控制器。