肌电信号分析在下肢残肢训练系统中的应用研究

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现在,我国有众多截肢患者,需要装配假肢的截肢患者约有100万人,而下肢截肢患者则高达80%以上。现代截肢者康复理论认为:及时、正确的护理和训练残端是十分必要的。假肢需要根据残肢状况进行设计,其使用效果不仅与假肢零部件的性能有关,而且与残肢状况的好坏有直接关系。下肢截肢患者在截肢后,残肢的运动功能必须得到恢复,才能较好的穿戴假肢。针对下肢截肢患者,我们需要给他们进行必要的辅助训练,帮助他们恢复下肢的运动功能。对残肢训练系统的研究是首次提出的,在国内外市场没有发现类似的产品。因此,下肢残端训练系统成为康复领域里的一个重要研究课题。本课题的提出正为了完善这个系统所做的基础性研究。 本文所进行的研究方案是针对下肢截肢者进行运动功能恢复的训练,让下肢截肢者进行等长、等张和等速训练进行康复,建立下肢残肢功能康复训练系统的实验平台,对截肢者的残肢训练中对股直肌的肌电信号进行采集,在研究肌电信号特点的基础上,进行不同训练模式的下肢表面肌电信号采集的特征提取,实现操作者与训练系统之间的信息转换。在下肢残肢康复训练中引入表面肌电信号实现人机交互,使肌电信号用于运动功能康复评价和训练模式的识别,根据患者的意图来实现康复训练动作,并且利用肌电信号进行实时反馈。基于肌电信号的分类和识别,进一步研究经过训练找出阈值进行控制训练模式的方案。探索肌电信号与训练模式之间的关系,研究训练模式转换和控制力矩的依据。 本文的创新点是研究下肢截肢者的康复训练特点,提出一种以单片机为核心控制单元,控制直流力矩电机和阻尼源磁粉制动器,建立下肢残肢功能训练系统的实验平台,将虚拟仪器技术引入到下肢残肢肌电信号处理和显示中来,建立了基于虚拟仪器技术的下肢残肢表面肌电信号反馈系统。为了简化操作和提高开发及操作效率,基于虚拟仪器技术,用LabVIEW软件编程,完成了数据处理和显示的设计。 该系统通过对截肢者肌电信号采集分析,可实现对患者的康复效果的量化评定,并可作为判定和修改康复计划的依据。
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