[發(fā)明專利]一種基于虛擬誘導(dǎo)肌電定量狀態(tài)評估系統(tǒng)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910696491.0
• 申請日: 2019-07-30
• 公開（公告）號: CN110507322B
• 公開（公告）日: 2021-01-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張小棟;董潤霖;史曉軍;李瀚哲;劉廣躍
• 申請（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號: A61B5/389
• 分類號: A61B5/389
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 李鵬威

本發(fā)明公開了一種基于虛擬誘導(dǎo)肌電定量狀態(tài)評估系統(tǒng)及方法，首先基于用戶下肢肌電信號對其狀態(tài)進行預(yù)先評估，并根據(jù)評估結(jié)果選擇相應(yīng)的訓(xùn)練任務(wù)及模式；下肢助力外骨骼機器人不斷采集用戶下肢表面肌電信號，并實時評價用戶的下肢運動狀態(tài)；結(jié)合用戶下肢運動狀態(tài)數(shù)據(jù)與下肢助力外骨骼機器人的各類數(shù)據(jù)對人機工作狀態(tài)進行實時評估，并根據(jù)人機工作狀態(tài)評估結(jié)果控制外骨骼機器人助力行走，同時根據(jù)數(shù)據(jù)的實時變化不斷調(diào)整控制量實現(xiàn)實時按需助力的效果，直至完成該項康復(fù)訓(xùn)練任務(wù)。本發(fā)明能夠有效彌補傳統(tǒng)下肢康復(fù)訓(xùn)練體系的不足，使訓(xùn)練個性化且全周期數(shù)據(jù)溯源，推廣價值高。

【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明屬于人體下肢康復(fù)訓(xùn)練方法及系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于虛擬誘導(dǎo)肌電定量狀態(tài)評估系統(tǒng)及方法。

【背景技術(shù)】

隨著社會老齡化不斷加劇，患腦卒中、腦外傷、骨骼肌肉系統(tǒng)疾病、脊髓受傷等疾病的人不斷增多，出現(xiàn)大量下肢運動功能障礙用戶。依據(jù)神經(jīng)功能重塑理論，運動訓(xùn)練能夠恢復(fù)用戶步行能力。目前，傳統(tǒng)的康復(fù)訓(xùn)練過程中一名用戶需要兩到三名康復(fù)醫(yī)療師輔助其訓(xùn)練，然而康復(fù)醫(yī)療師相對于用戶人數(shù)較少，并且其康復(fù)效果極大程度依賴于醫(yī)療師的經(jīng)驗，難以保證用戶康復(fù)效果，同時，訓(xùn)練過程枯燥乏味極易產(chǎn)生疲勞感，并需較高財力成本，普通家庭難以負(fù)擔(dān)。

下肢助力外骨骼機器人作為一種康復(fù)醫(yī)療設(shè)備，既能夠保護用戶訓(xùn)練過程安全又可提高訓(xùn)練質(zhì)量，成為現(xiàn)有康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)中的重要組成部分，虛擬現(xiàn)實技術(shù)在康復(fù)訓(xùn)練領(lǐng)域中具有訓(xùn)練過程趣味性強、針對性強的優(yōu)勢，已部分應(yīng)用于現(xiàn)有訓(xùn)練系統(tǒng)中。然而，現(xiàn)有的康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)無法得到用戶人體實時自身形態(tài)、各項身體參數(shù)的反饋，不能夠隨時根據(jù)用戶的訓(xùn)練狀態(tài)使機器人實時按需助力，使得康復(fù)訓(xùn)練效果欠佳。

【發(fā)明內(nèi)容】

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提供一種基于虛擬誘導(dǎo)肌電定量狀態(tài)評估系統(tǒng)及方法，

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)：

一種基于虛擬誘導(dǎo)肌電定量狀態(tài)評估方法，包括以下步驟：

步驟1：獲得用戶一個步態(tài)周期內(nèi)的表面肌電數(shù)據(jù)，并依照表面肌電數(shù)據(jù)對用戶進行預(yù)先評估；

步驟2：根據(jù)預(yù)先評估的結(jié)果選擇相應(yīng)的訓(xùn)練任務(wù)及模式，用戶利用外骨骼機器人開始訓(xùn)練任務(wù)；

步驟3：持續(xù)采集用戶的表面肌電信號，并且根據(jù)采集的表面肌電信號計算并評價用戶的運動狀態(tài)；

步驟4：依照訓(xùn)練任務(wù)與用戶當(dāng)前運動狀態(tài)，實時控制外骨骼機器人進行相應(yīng)動作，按需助力用戶完成訓(xùn)練任務(wù)；

步驟5：持續(xù)采集外骨骼機器人的實時狀態(tài)信息并反饋，根據(jù)用戶當(dāng)前運動狀態(tài)的信息以及外骨骼機器人的實時狀態(tài)信息，對訓(xùn)練過程的人機動作完成度進行評價；

步驟6：重復(fù)步驟3-步驟5，直至完成全部訓(xùn)練任務(wù)，并對此次訓(xùn)練效果進行評價并反饋給用戶。

本發(fā)明進一步的改進在于：

步驟1中，所述預(yù)先評估的具體方法如下：

在進行訓(xùn)練前對用戶的等級進行分類：

用戶不能獨自站立為一級；能夠獨自站立，不能獨立行走為二級；能夠獨立行走的用戶根據(jù)其一個步態(tài)周期內(nèi)表面肌電信號的均值占正常人表面肌電信號的均值的百分比分級：0-25％為三級、25％-50％為四級、50％-75％為五級、75％-100％為六級。

步驟3中，評價用戶運動狀態(tài)的具體方法如下：

實時采集用戶表面肌電信號，以正常人做同樣動作時各塊肌肉的肌電值為參考，計算用戶每塊肌肉肌電信號的均值占正常人相同肌肉肌電信號的均值的百分比，進而評價用戶的運動狀態(tài)進行評價；