基于患者疼痛感的康復(fù)機(jī)器人系統(tǒng)控制方法研究.pdf_第1頁(yè)
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1、全世界每年大約有1500萬(wàn)人因腦卒中等心腦血管疾病,導(dǎo)致永久性的肢體癱瘓,這給患者日常生活帶來(lái)極大不便,也給家庭和社會(huì)帶來(lái)沉重的精神與經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。越來(lái)越多的腦卒中患者需要接受康復(fù)治療,以重獲肢體運(yùn)動(dòng)功能。目前,國(guó)內(nèi)外研究者開發(fā)出多種康復(fù)機(jī)器人輔助腦卒中患者進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練??祻?fù)機(jī)器人的應(yīng)用有望解決康復(fù)師人工訓(xùn)練中存在的問題和緩解康復(fù)師資源緊張狀況。但是大多數(shù)康復(fù)機(jī)器人執(zhí)行機(jī)械式地輔助運(yùn)動(dòng),不能有效重塑患者受損的神經(jīng)通路,并且缺乏患者主動(dòng)運(yùn)動(dòng)意

2、圖,難以調(diào)動(dòng)患者參與康復(fù)訓(xùn)練的積極性;此外,康復(fù)訓(xùn)練中缺乏對(duì)患者疼痛、疲勞等主觀感受的監(jiān)測(cè),容易對(duì)患者造成二次傷害。針對(duì)這些問題,本文研究了基于患者疼痛感的康復(fù)機(jī)器人系統(tǒng)控制方法,通過檢測(cè)患者的生物反饋信號(hào)識(shí)別運(yùn)動(dòng)意圖并量化疼痛等級(jí),以期建立有效安全的康復(fù)系統(tǒng)。
  首先,本文介紹了疼痛評(píng)估方法、腦-機(jī)接口(Brain-Computer Interface,BCI)技術(shù)、功能性電刺激(Functional Electrical S

3、timulation,F(xiàn)ES)在康復(fù)機(jī)器人領(lǐng)域應(yīng)用的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀,提出本文的主要研究?jī)?nèi)容和工作。
  其次,開展了基于多生理信號(hào)的疼痛強(qiáng)度識(shí)別方法研究。針對(duì)原始特征中含有大量無(wú)關(guān)或冗余的特征,導(dǎo)致疼痛強(qiáng)度識(shí)別率下降問題,設(shè)計(jì)基于遺傳算法的特征選擇技術(shù),尋找與疼痛有關(guān)的特征組合,建立優(yōu)化的疼痛強(qiáng)度識(shí)別模型。
  再次,研究基于腦電信號(hào)識(shí)別患者主動(dòng)意圖的方法。設(shè)計(jì)12HZ、15HZ、20HZ頻率的視覺刺激方案,提取相應(yīng)的穩(wěn)態(tài)視

4、覺誘發(fā)電位信號(hào),通過信號(hào)處理過程,建立有效的腦-機(jī)接口,識(shí)別患者的主動(dòng)意圖。
  然后,引入現(xiàn)代控制方法,研究FES應(yīng)用于上肢康復(fù)訓(xùn)練中的最優(yōu)控制策略。設(shè)計(jì)基于 PD反饋的迭代學(xué)習(xí)控制算法,優(yōu)化 FES的電刺激控制序列,完成軌跡跟蹤的康復(fù)任務(wù),實(shí)現(xiàn)神經(jīng)通路重塑和運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù)。
  最后,進(jìn)行基于疼痛反饋的腦-控康復(fù)系統(tǒng)的初步實(shí)驗(yàn)研究。利用BCI辨識(shí)患者主動(dòng)運(yùn)動(dòng)意圖作為上層康復(fù)指令,集成 FES與康復(fù)機(jī)器人的康復(fù)系統(tǒng)執(zhí)行具體的

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