[发明专利]一种面向手功能康复的脑肌互偿康复训练系统

说明书

本发明公开了一种面向手功能康复的脑肌互偿康复训练系统，包括可穿戴的脑电‑肌电同步采集设备、可穿戴的人体双向反馈设备以及分别与脑电‑肌电同步采集设备、人体双向反馈设备相连的数据处理控制系统；人体双向反馈设备包括气动康复手套，气动康复手套上安有用于刺激人体手部的功能电刺激模块及用于获取人体手部动作信息的动作传感器模组，所述功能电刺激模块以及动作传感器模组分别与数据处理控制系统信号连接。本发明的面向手功能康复的脑肌互偿康复训练系统，建立双向‑闭环的脑机接口系统，其反馈效果好，能够协调脑电/肌电，更好地辅助康复训练，极具应用前景。

技术领域

本发明涉及运动康复及脑机接口技术领域，涉及一种面向手功能康复的脑肌互偿康复训练系统。

背景技术

现代社会中，随着老龄化社会到来，大量脑卒中使用者引起运动功能障碍。另外，由于工伤、交通事故、战争和疾病等原因导致神经或肢体损伤的使用者也显著增加，给使用者的生活和工作带来极大的不便。目前脑损伤(脑卒中、脑外伤、脑肿瘤、脊髓损伤等)是手部运动功能丧失的主要原因之一。研究表明，初次发病后的3个月内是脑损伤使用者的功能恢复的黄金时期，在一定程度上的集中训练可修复受损的神经，有利于使用者手部运动功能恢复。然而，传统的治疗方法是通过康复专业的理疗师对康复使用者一对一的指导下完成正确的动作，这种方法劳动强度大、效率不高且工作强度大，然而在训练过程中存在理疗师不足，使用者不主动配合，不能保证按时定量的训练，而训练过程缺乏人机交互，训练内容吸引力不足等因素严重制约了训练的效果。大量的临床医学表明，使用者在训练过程中主动康复的效果比被动康复的要显著，因此使用者在日常生活中主动参与训练，增加人机交互和训练内容的趣味性，能重塑中枢神经并较好的恢复损伤的神经，从而大大提高使用者手部运动功能的康复效果。

手部运动功能在日常生活中占有很大的比重，手部生理结构也是最为复杂的部位，关节最为集中，使得手部运动功能康复假肢也相对复杂。脑机接口技术作为一种人脑与外部设备之间的特殊的交流通道，通过提取使用者的运动意图实现大脑对康复机械手的主动控制，利用脑电或肌电能够实现对仿生假肢的主动控制，能够辅助手功能的康复。但目前均是利用脑电或肌电单一模式实现对仿生假肢的主动控制，如何实现脑电/肌电的协调以更好的匹配手功能康复是目前面临的一大难题。

因此，开发一种能够通过脑电/肌电的协调的面向手功能康复的脑肌互偿康复训练系统极具现实意义。

发明内容

由于现有技术存在上述缺陷，本发明提供了一种能够通过脑电/肌电的协调的面向手功能康复的脑肌互偿康复训练系统，克服了当前手功能康复系统难以协调脑电/肌电无法更好的匹配手功能康复的缺陷。

为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

一种面向手功能康复的脑肌互偿康复训练系统，包括可穿戴的脑电-肌电同步采集设备、可穿戴的人体双向反馈设备以及分别与脑电-肌电同步采集设备、人体双向反馈设备相连的数据处理控制系统；

所述人体双向反馈设备包括气动康复手套，气动康复手套上安有用于刺激人体手部的功能电刺激模块及用于获取人体手部动作信息的动作传感器模组，所述功能电刺激模块以及动作传感器模组分别与数据处理控制系统信号连接；

所述数据处理控制系统运行如下程序：

(1)通过脑电-肌电同步采集设备实时采集使用者的脑电和肌电数据；

(2)对脑电和肌电数据进行脑肌耦合；

(3)在时间上做滑动窗口，将脑电与肌电的多个数据导联两两计算相关性，获取每个时间窗内的图结构生理信号数据的邻接矩阵；

(4)将步骤(3)得到的邻接矩阵输入图神经网络模型，获取功能电刺激强度指数；

(5)按照功能电刺激强度指数控制功能电刺激模块，并通过动作传感器模组实时采集人体手部动作数据；