[發明專利]功能性電刺激和外骨骼設備的協調控制方法、裝置、存儲介質及系統

有效

• 申請號: 202010229711.1
• 申請日: 2020-03-27
• 公開（公告）號: CN111408043B
• 公開（公告）日: 2023-10-03
• 發明（設計）人: 壽夢婕;朱威靈;孫朋;傅向向
• 申請（專利權）人: 浙江邁聯醫療科技有限公司
• 主分類號: A61N1/36
• 分類號: A61N1/36;A61H3/00
• 代理公司: 杭州九洲專利事務所有限公司 33101
• 代理人: 沈敏強

本發明涉及一種功能性電刺激和外骨骼設備的協調控制方法、裝置、存儲介質及系統。本發明的技術方案是：獲取針對某位患者用戶設置的人體肌肉模型參數、功能性電刺激的控制參數和外骨骼設備的控制參數，以及功能性電刺激和外骨骼設備的分配比；將所設置的人體肌肉模型參數、功能性電刺激的控制參數、外骨骼設備的控制參數及分配比輸入患者用戶模型獲取預設關節運動軌跡；所述患者用戶模型根據多名已知人體肌肉模型參數的健康用戶在不同分配比的功能性電刺激和外骨骼設備作用下產生的相應關節運動軌跡構建而成；獲取該某位患者用戶在相應分配比的功能性電刺激及外骨骼設備作用下的實際關節運動軌跡信息。本發明適用于康復訓練領域。

技術領域

本發明涉及一種功能性電刺激和外骨骼設備的協調控制方法、裝置、存儲介質及系統，適用于康復訓練領域。

背景技術

我國殘疾人人口基數龐大，并且隨著社會老齡化的進一步加劇，我國肢體殘疾患者的數量進一步增加。在肢體殘疾人中，僅有部分為截肢者，其余大部分為后天性身體運動功能障礙者，如因腦卒中導致的偏癱、因脊髓損傷導致的截癱等，而這些患者通過適當有效的康復訓練極有可能恢復肢體運動功能。

傳統的康復訓練多為由康復醫師輔助進行被動訓練，費時費力且療效不顯著。目前，我國的康復醫療資源十分緊缺，專業的康復機構、設備和康復醫師的數量遠遠無法滿足日益增長的康復需求。隨著人工智能的快速發展，機器人輔助康復的醫療技術正在逐漸普及。

外骨骼設備可以為癱瘓病人提供較大的力矩輔助，并對一些不易實現的運動，如髖關節的屈曲等有很好的幫助作用，能夠在一定程度上減輕醫護人員的壓力，但是通過機器人被動地帶動患肢訓練，訓練模式單一，患者參與意識低，恢復效果有限。

功能性電刺激是一種利用人工弱電流脈沖信號刺激患者肌肉收縮，重建肢體運動功能的神經康復技術，有助于促進血液循環，防止肌肉廢用性萎縮，提高肌肉活力。但是使用功能性電刺激會帶來肌肉疲勞，這限制了患者站立和行走活動的持續時間；并且對于一些長期癱瘓的病人而言，功能性電刺激產生的轉矩不足，控制困難。

將外骨骼設備和功能性電刺激(FES)相結合可改善兩者單一輔助的缺陷，增強患者對患側肌肉的感受，增加患者的參與度，有利于受損神經系統的重建，提高康復訓練效果。兩者協同工作可以減少功能性電刺激引起的疲勞效應，此外電刺激誘發的生理肌力可以潛在地減少外骨骼中的執行器尺寸和功耗，使得設備更加輕便。

混合功能性電刺激的外骨骼設備具有高度非線性和時變性，因此會造成控制困難。并且，人的肌肉骨骼模型存在個體差異，使得系統識別模型需要繁瑣的過程，增加醫師控制的難度。此外，混合外骨骼協同控制中還存在軌跡跟蹤誤差較大，人機系統隨動性能差，模型系統魯棒性不足等問題。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：針對上述存在的問題，提供一種功能性電刺激和外骨骼設備的協調控制方法、裝置、存儲介質及系統。

本發明所采用的技術方案是：一種功能性電刺激和外骨骼設備的協調控制方法，其特征在于：

獲取針對某位患者用戶設置的人體肌肉模型參數、功能性電刺激的控制參數和外骨骼設備的控制參數，以及功能性電刺激和外骨骼設備的分配比；

將所設置的人體肌肉模型參數、功能性電刺激的控制參數、外骨骼設備的控制參數及分配比輸入患者用戶模型獲取預設關節運動軌跡；所述患者用戶模型根據多名已知人體肌肉模型參數的健康用戶在不同分配比的功能性電刺激和外骨骼設備作用下產生的相應關節運動軌跡構建而成；

獲取該某位患者用戶在相應分配比的功能性電刺激及外骨骼設備作用下的實際關節運動軌跡信息；