[發明專利]基于生物信息感知的雙側鏡像康復系統

在審

• 申請號: 201310634899.8
• 申請日: 2013-11-28
• 公開（公告）號: CN104666047A
• 公開（公告）日: 2015-06-03
• 發明（設計）人: 韓建達;趙新剛;林光模;孫維
• 申請（專利權）人: 中國科學院沈陽自動化研究所
• 主分類號: A61H1/02
• 分類號: A61H1/02;A61B5/11;A61B5/0488
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 許宗富

技術領域

本發明涉及一種新型針對偏癱患者的醫療康復領域，具體地說是一種基于生物信息感知的雙側鏡像康復系統。

背景技術

腦中風（又稱腦卒中）是一種由誘發因素引起腦內動脈狹窄，閉塞或破裂，而造成急性腦血液循環障礙，臨床上表現為一過性或永久性腦功能障礙的癥狀和體征。腦中風是臨床常見病、多發病，其病死率和致殘率均很高，與心臟病、惡性腫瘤構成多數國家的三大致死疾病，嚴重危害人類身體健康和生命安全，給病人帶來極大的身心痛苦，給家庭和社會帶來沉重負擔。在發達國家，腦中風已經成為人們后天殘疾的主要因素。在我國，每年發生腦中風的患者達到200萬。隨著醫療條件和治療技術的不斷提高，腦中風患者的死亡率已經明顯的降低，但是在700萬現幸存中風病人中，有450萬患者不同程度的喪失了基本的勞動能力和生活的自理能力，其致殘率在存活者中高達75%以上。運動功能障礙是腦中風患者最常見的表現,約有2/3的腦中風患者會有一側上肢的功能障礙。上肢運動功能在人們日常生活和勞動中起著至關重要的作用，它不僅可以完成推、拉、抓、舉等簡單的上肢動作，而且可以實現一些復雜精細的手部操作，因此如果上肢遇到功能障礙就會嚴重影響患者的自理能力，降低其生活的獨立性。

經過十幾年的發展,針對腦卒中偏癱的上肢運動功能障礙,涌現了多種康復技術。但許多研究表明,傳統的康復技術對腦卒中后運動功能的恢復作用并不十分明顯。現在我們認識到所有的康復手段都是為了重獲對運動的控制,運動皮質的功能改變依賴于肢體所經歷的活動的多少和自身對運動的體驗,康復治療效果與神經肌肉系統受到自主運動刺激的程度有關,腦卒中后康復治療的力度越大,就越有助于運動功能的恢復。

傳統的偏癱康復治療方式主要是偏癱患者在多名治療醫師的幫助下，運用患側肢體來重復地完成單一的訓練動作。由于每次康復訓練需要在兩至三名的醫師配合下才能確保訓練的安全進行，不至于使病人在康復練習中造成再次受傷，所以康復費用較為昂貴，這給患者家庭帶來巨大的經濟壓力，不少患者也因此放棄了治療，錯過術后康復的最佳時機，留下了巨大的遺憾。其次，重復單一的訓練方式容易使病人感到乏味無趣，產生疲憊的感覺，從而降低治療的效果，未能達到預期的康復目標。

機器人技術的發展及其與臨床康復醫學的結合，為解決康復醫師不足的現狀提供了一個很好的解決方案。機器人康復具有以下幾個方面的優點使得其非常適用于肢體患者康復訓練：a）機器人適合長時間往復運動使用，滿足康復訓練需要；b）機器人對于施加在病人身上的力量可靈活控制；c)機器人可以準確的重復產生所需訓練力量。以上特點使得醫療康復機器人在最近幾年得到了快速發展。

但是，當前的醫療康復機器人在以下幾個方面亟需改善：

患者主動參與度低：多數康復系統只是帶動患者患側進行康復，按照既定軌跡運動，患者屬于被動運動方式；

新的康復理念：雙側動作是兩側肢體執行共同時間和空間的動作模式。雙側鏡像訓練對于雙側半球有正面影響，非常有利于患者康復。然而，現有康復系統一般是帶動患者患側單側運動；

安全性問題：康復設備的運動控制未融合人肢體柔順性的特點，使患者的康復訓練操作僵硬，容易對患者肢體造成永久性的損傷；

依從性問題：康復過程未考慮患者的疼痛感受，患者依從性差；

康復客觀評價問題：康復系統缺乏對康復效果的客觀評價標準。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供一種基于生物信息感知的雙側鏡像康復系統，實現偏癱患者的主動運動功能康復，調動偏癱患者健康側肢體的功能協助患側進行康復訓練。

本發明為實現上述目的所采用的技術方案是：

一種基于生物信息感知的雙側鏡像康復系統，體感設備一端連接健康側肢體，采集健康側肢體的運動信號，另一端通過USB總線與計算機連接，將采集到的健康側肢體的運動信號發送至計算機；

電機驅動器通過CAN總線連接到計算機，用于接收計算機發送的運動控制指令；另一端與電機相連，將接收到的運動控制指令轉化為相應的電流信號，發送到電機，驅動電機轉動；

所述電機設置于機械臂的運動關節處，電機轉動時帶動機械臂連桿進行運動；

患側肢體置于所述機械臂中，由機械臂連桿帶動患側肢體進行康復運動。

所述機械臂的運動關節處設有力矩傳感器，測量關節轉軸的力矩信息；

數據采集卡的一端與所述力矩傳感器連接，用于采集力矩信息；

數據采集卡的另一端連接到計算機，將采集到的力矩信息發送到計算機。