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脑中风患者在康复过程中,会产生疲乏与肌肉力量下降等问题。康复过程中的过度疲乏易导致患者已恢复运动机能肌肉组织的二次伤害,目前没有定量化的检测疲乏评估方法,因此康复疲乏检测受到临床研究极大关注。肌电信号是人体在运动过程中不同机能状态下肌纤维电位变化形成的一种电信号,可为患者的疲乏检测提供依据。利用运动学机理与人体表面肌电信号相关性分析,对康复医学和临床研究都具有重要意义。同时机械辅助康复装置不仅为脑中风患者康复训练提供了平台,还给本文的研究提供了运动学动作分析模式。因此,研究脑中风患者辅助器械康复运动过程中的肌电和运动学特征对临床康复疲乏检测具有重要的指导意义。本文对基于陀螺仪参量和肌电信号的中风患者康复疲乏检测方法进行了研究,主要研究工作和已取得的成果包括: (1)对信号采集系统进行了设计,并对康复训练装置进行了分析研究。为更有针对性的研究肌电信号与运动学机理之间的关系,方便对患者在康复过程中的信号采集,设计了一种便携式、低功耗的肌电信号与陀螺仪信号采集系统。 (2)在生理学角度分析肌电信号产生机理基础上改进了肌电信号预处理方法——消噪过程,该方法对采集到的具有明显肌电信息的伸肌和屈肌信号进行分通道处理,为后续肌电信号处理方法的选择提供可靠的实验数据;还改进了肌电信号分析处理方法,从而为后续切割后的肌电信号分析处理提供了理论依据。 (3)依据康复模式运动,结合肌电信号采集过程中同步获得的陀螺仪信号建立了腕关节角度模型;通过基于机器辅助训练运动学数据动作模型分析,进一步分析了两个通道(伸肌和屈肌)信号与陀螺仪信号动作周期的关系。 (4)提出了一种基于肌电信号和运动学参量(陀螺仪信号)相结合的疲乏检测方法,实现了在上肢康复过程中疲乏程度的在线检测。该方法将测量到的陀螺仪信号做动作周期的分割,定义周期内各通道肌电图起始时间点与结束的时间点,并将动作周期内的肌电信号做相应的信号处理分析,通过时间周期上肌电信号的频谱分析变化来检测疲乏的产生。 课题是与台湾长庚大学合作项目。课题的研究工作对于肌电信号在康复过程中检测疲乏方法研究具有参考意义。