[實用新型]基于運動皮層相關電位的下肢外骨骼康復訓練系統

有效

• 申請號: 201821444216.7
• 申請日: 2018-09-04
• 公開（公告）號: CN209203949U
• 公開（公告）日: 2019-08-06
• 發明（設計）人: 張韶岷;金成昊;陳臻毅;張建民
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: A61H1/02
• 分類號: A61H1/02;B25J9/00;B25J13/08
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 趙杭麗

本實用新型提供一種基于運動相關皮層電位的下肢外骨骼康復訓練系統，包括視覺提示反饋模塊、腦電信號采集模塊、足背屈信號采集模塊、運動相關皮層電位信號處理模塊、運動相關皮層電位模板匹配模塊和下肢康復外骨骼模塊。本實用新型視覺提示反饋模塊用于顯示力軌跡圖線，引導進行足背屈任務，運動相關皮層電位信號處理模塊對存儲的腦電信號和足背屈信號進行處理，提取運動相關皮層電位模板，運動相關皮層電位模板匹配模塊根據運動相關皮層電位模板對使用者的運動意圖進行實時匹配并用于控制下肢康復外骨骼模塊，匹配程度越高則下肢康復外骨骼活動角度越大，相比對運動想象腦電事件相關同步/去同步能量的分析，效果更好，機制也較為自然。

技術領域

本實用新型涉及康復醫療與工程器械領域，特別是涉及一種基于運動皮層相關電位腦機接口的下肢外骨骼康復系統及方法。

背景技術

下肢康復在腦卒中患者單側肢體運動功能受損后的康復過程中起到了至關重要的作用。下肢康復方法包括傳統康復方法、運用康復機器人方法、基于腦機接口的方法等。傳統的康復方法包括運動療法、康復師按摩等；近年來出現了運用康復機器人的方法包括下肢外骨骼、下肢康復機器人等。但是傳統的康復方法效率較低，給康復師和患者均造成了較大的負擔。另一方面，傳統康復方法和運用康復機器人的方法均為患者被動參與的康復過程，本質上只是在肌肉層面上的復健，并沒有增強神經-肌肉之間的聯系。另外，部分康復機器人存在設備體積大、成本過高和不宜推廣等問題。

基于腦機接口的康復技術是近年來逐漸發展起來的一種新型主動康復技術。該技術通過分析提取患者腦電信號中的運動意圖信息，控制康復設備，作用于患者本身，從而建立起閉環系統。目前基于腦機接口的康復技術應用原理多基于對運動想象腦電事件相關同步/去同步 (ERD/ERS)能量的分析，但是目前本技術具有一定的缺點：1)對康復設備進行控制時的分類準確率不高：離運動起始點時間較近的時間范圍內，利用ERD/ERS特征的系統分類準確率遠不如利用運動皮層相關電位(MRCP)特征的分類準確率；2)對康復設備進行控制時機制自然性不夠好：由于利用ERD/ERS特征的系統進行有效的判斷需要離運動起始點更遠，導致運動意圖產生和運動實際執行的時間間隔較長；3)現有基于運動想象的腦機接口技術控制的自然性不足主要是該控制方法屬于間接映射，往往不能反映真實的運動意圖，特別是對于下肢運動特異性不強。

發明內容

本實用新型的目的在于克服現有技術的不足，提供一種基于運動皮層相關電位的下肢外骨骼康復訓練系統，是一種運用腦機接口主動康復技術的、采用運動皮層相關電位特征的腦機接口的下肢外骨骼康復訓練系統。

本實用新型的目的是通過以下技術方案來實現的：

一種基于運動皮層相關電位的下肢外骨骼康復訓練系統，包括視覺提示反饋模塊、腦電信號采集模塊、足背屈信號采集模塊、運動皮層相關電位信號處理模塊、運動皮層相關電位模板匹配模塊、下肢康復外骨骼模塊；所述視覺提示反饋模塊顯示特定的軌跡，提示足背屈力的大小幅度；同時，所述腦電采集模塊和足背屈信號采集模塊分別對下肢運動時產生的腦電信號和足背屈力大小進行采集和存儲；信號存儲完畢后，所述運動皮層相關電位信號處理模塊進行信號的離線處理以及運動皮層相關電位模板的提取；所述運動皮層相關電位模板匹配模塊利用得到的模板對腦電信號進行實時模板匹配，生成下肢康復外骨骼模塊所需的控制信號；所述下肢康復外骨骼模塊在接收控制信號后按其指示驅動下肢完成特定的運動動作。

所述視覺提示反饋模塊用于提示并實時顯示當前應當執行的下肢動作任務強度以及時間；所述視覺提示反饋模塊呈現一個背屈力軌跡來提示背屈任務的強度要求，任務的強度要求可以通過勾選數值來進行調整；所述視覺提示反饋模塊用實時移動的箭頭來提示當前任務的時間進度；所述視覺提示反饋模塊用實時刷新的圖線反饋使用者實際產生的背屈力大小。

所述腦電信號采集模塊用于采集執行足背屈任務時產生的腦電信號；同時，所述腦電信號采集模塊對采集到的腦電信號進行實時存儲。