基于功能性電刺激的上肢鏡像康復(fù)運(yùn)動(dòng)控制研究.pdf

1、腦卒中（腦中風(fēng)）是嚴(yán)重危害人類健康和生命安全的常見(jiàn)的難治性疾病，存在著明顯的三高（發(fā)病率高、致殘率高、死亡率高）現(xiàn)象。腦中風(fēng)幸存患者多數(shù)有不同程度喪失勞動(dòng)力和生活不能自理的情況，致殘率高達(dá)75％，給患者及其家庭帶來(lái)了沉重的負(fù)擔(dān)。腦卒中引發(fā)的肢體運(yùn)動(dòng)障礙患者經(jīng)過(guò)正規(guī)的康復(fù)訓(xùn)練可以明顯減少或減輕癱瘓的后遺癥，因此有效的腦卒中患者的康復(fù)訓(xùn)練手段是亟需研究的課題。功能性電刺激技術(shù)(Functional Electrical Stimulatio

2、n，F(xiàn)ES)是近年來(lái)迅速發(fā)展起來(lái)的一門(mén)嶄新的醫(yī)療技術(shù)，其在腦卒中患者的肌肉鍛煉以及神經(jīng)通路的功能恢復(fù)方面效果顯著，引起了眾多醫(yī)療科研人員的關(guān)注。本文針對(duì)腦卒中患者上肢康復(fù)問(wèn)題開(kāi)展研究，將鏡像康復(fù)方法與功能電刺激相結(jié)合，深入全面地分析了上肢鏡像康復(fù)運(yùn)動(dòng)控制方法。本文的主要內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面:
　　首先，為最大程度降低FES引起的肌肉疲勞，本文對(duì)功能性電刺激不同參數(shù)調(diào)節(jié)對(duì)肌肉疲勞的影響進(jìn)行了比較研究。功能性電刺激引起的肌肉疲勞已經(jīng)成

3、為阻礙功能性電刺激應(yīng)用推廣的主要限制因素，而降低功能性電刺激肌肉疲勞能夠使得訓(xùn)練康復(fù)更加高效。為定量評(píng)估刺激脈寬、頻率和幅值三種參數(shù)變化情況下引起的肌肉疲勞狀況，本文創(chuàng)新性地提出基于表面肌電信號(hào)(sEMG)的肌肉疲勞強(qiáng)度判斷準(zhǔn)則，最后通過(guò)對(duì)實(shí)際人體FES刺激數(shù)據(jù)的分析總結(jié)得出了脈寬調(diào)節(jié)對(duì)肌肉疲勞影響較小的結(jié)論。
　　其次，針對(duì)腦卒中患者肌肉力量不足，容易疲勞的特點(diǎn)，開(kāi)展了基于脈寬調(diào)節(jié)功能性電刺激的離散動(dòng)作鏡像康復(fù)方法研究。通過(guò)KI

4、NECT捕捉患者健康側(cè)的運(yùn)動(dòng)，將運(yùn)動(dòng)鏡像到患側(cè)肢體，結(jié)合FES使受控制的患側(cè)肢體與健側(cè)肢體以相同速度完成動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)離散鏡像康復(fù)訓(xùn)練。為保證患側(cè)肢體動(dòng)作的準(zhǔn)確性，提出了基于迭代學(xué)習(xí)控制(Iterative Learning Control，ILC)與PD反饋相結(jié)合的FES控制方法。通過(guò)對(duì)健康被試在不同速度（慢速、中速和快速）下的實(shí)驗(yàn)表明所提的方法對(duì)于患側(cè)運(yùn)動(dòng)的跟蹤取得了良好的效果。
　　最后，針對(duì)具有一定肌肉力量和耐力的腦卒中患者，

5、本文提出了基于功能電刺激的連續(xù)運(yùn)動(dòng)鏡像康復(fù)訓(xùn)練方法，利用功能性電刺激控制患側(cè)肢體實(shí)時(shí)跟蹤健側(cè)肢體的連續(xù)運(yùn)動(dòng)。本文針對(duì)人體肌肉骨骼特點(diǎn)，提出了基于模型預(yù)測(cè)控制(Model PredictiveControl，MPC)的患側(cè)肢體跟蹤控制方法。仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，模型預(yù)測(cè)控制能對(duì)患側(cè)肢體運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)良好的控制效果。
　　綜上，通過(guò)結(jié)合功能性電刺激以及鏡像康復(fù)兩種腦卒中康復(fù)手段，提出了基于功能性電刺激的離散動(dòng)作鏡像康復(fù)及連續(xù)動(dòng)作鏡像康復(fù)兩種訓(xùn)