【摘要】：康復(fù)醫(yī)學(xué)與控制工程、機(jī)器人學(xué)等學(xué)科高度交叉的手指康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)能夠有效縮短腦卒中患者手指功能康復(fù)周期、降低康復(fù)醫(yī)師的勞動(dòng)強(qiáng)度和提高訓(xùn)練效率,是有效解決手指康復(fù)問(wèn)題的前沿技術(shù)途徑,具有重要的研究和應(yīng)用價(jià)值。在整個(gè)手指運(yùn)動(dòng)中,拇指功能占50%以上,拇指和食指的對(duì)指功能占80%以上。腦卒中患者病后會(huì)出現(xiàn)對(duì)指等精細(xì)運(yùn)動(dòng)功能的喪失,也會(huì)失去一部分觸覺(jué)感知和本體感受功能,失去對(duì)運(yùn)動(dòng)的感知,日常生活和工作能力受到嚴(yán)重影響。本文針對(duì)現(xiàn)有手指康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)感知參數(shù)單一和缺少對(duì)指訓(xùn)練功能的問(wèn)題,創(chuàng)新性的設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一套基于運(yùn)動(dòng)感知的手指康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng),重點(diǎn)解決了該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)過(guò)程中的一系列工程技術(shù)問(wèn)題,其中包括機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、指力檢測(cè)、手指關(guān)節(jié)主動(dòng)活動(dòng)度(Active Range of Motion,AROM)測(cè)量、電路設(shè)計(jì)、主動(dòng)和被動(dòng)訓(xùn)練模式設(shè)計(jì)、觸摸式和語(yǔ)音識(shí)別人機(jī)交互以及3D虛擬手模型實(shí)時(shí)隨動(dòng)。主要研究結(jié)果如下:(1)根據(jù)對(duì)手指生理結(jié)構(gòu)及運(yùn)動(dòng)特性的分析結(jié)果,創(chuàng)新性的設(shè)計(jì)了能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)指訓(xùn)練和拇指訓(xùn)練的機(jī)械結(jié)構(gòu)。與其它手指訓(xùn)練裝置相比,具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安全性高的優(yōu)點(diǎn)。系統(tǒng)測(cè)試結(jié)果表明:機(jī)械結(jié)構(gòu)達(dá)到了安全性、可靠性和舒適性的設(shè)計(jì)要求。(2)針對(duì)患者手指運(yùn)動(dòng)反饋感知喪失的問(wèn)題,設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了基于多傳感器的手指運(yùn)動(dòng)感知系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了手指角度、速度、位置以及指力的感知,為手指康復(fù)評(píng)價(jià)和康復(fù)訓(xùn)練提供了客觀數(shù)據(jù)。針對(duì)指力信號(hào)的濾波問(wèn)題,提出了一種改進(jìn)型的限幅消抖平均濾波法。該方法融合了限幅濾波法、消抖濾波法和平均濾波法的優(yōu)點(diǎn),能夠有效的抑制指力信號(hào)的抖動(dòng)和受到的干擾,提高指力感知系統(tǒng)對(duì)電壓信號(hào)獲取的精度,為主動(dòng)訓(xùn)練模式的實(shí)現(xiàn)打下了基礎(chǔ)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,相較于傳統(tǒng)的限幅遞推平均濾波法,所提出的改進(jìn)型限幅消抖濾波法具有更強(qiáng)的消抖能力和抗干擾能力,其中樣本信號(hào)的最大誤差e_(max)可進(jìn)一步降低31.8%,方差S~2可進(jìn)一步降低37.4%。另外,針對(duì)手指AROM測(cè)量中存在的問(wèn)題,本系統(tǒng)提出了一種雙九軸姿態(tài)傳感器測(cè)量手指AROM的方法,并設(shè)計(jì)了一種新型的可穿戴式測(cè)量裝置,實(shí)現(xiàn)了手指AROM的測(cè)量,為手功能康復(fù)評(píng)價(jià)提供了一種新的技術(shù)途徑。(3)基于手指運(yùn)動(dòng)感知系統(tǒng),設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了手指康復(fù)訓(xùn)練控制系統(tǒng),包括硬件電路、下位機(jī)控制系統(tǒng)軟件、人機(jī)交互系統(tǒng)和上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。傳統(tǒng)人機(jī)交互嚴(yán)重依賴PC機(jī),導(dǎo)致康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)因便攜性差、價(jià)格貴難以實(shí)現(xiàn)家用化。本文設(shè)計(jì)了基于7寸智能觸摸屏和語(yǔ)音模塊的人機(jī)交互系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了手指康復(fù)訓(xùn)練和康復(fù)評(píng)價(jià)的家用化。另外,為了能夠?qū)崟r(shí)呈現(xiàn)手指關(guān)節(jié)變化的細(xì)節(jié),基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)設(shè)計(jì)了3D虛擬手隨動(dòng)系統(tǒng),其能夠更好的反饋手指康復(fù)效果的信息。測(cè)試結(jié)果表明:系統(tǒng)軟硬件均達(dá)到了安全性、和可靠性的設(shè)計(jì)要求。語(yǔ)音指令對(duì)系統(tǒng)控制的準(zhǔn)確率在實(shí)驗(yàn)室、醫(yī)院和住宅小區(qū)環(huán)境高達(dá)95%、90%和84%以上。(4)在康復(fù)醫(yī)師的指導(dǎo)下,進(jìn)行了手指康復(fù)訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:訓(xùn)練裝置能夠帶動(dòng)拇指指腹和食指相碰完成對(duì)指被動(dòng)訓(xùn)練;當(dāng)指力達(dá)到閾值時(shí),電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)輔助手指完成對(duì)指主動(dòng)訓(xùn)練;拇指訓(xùn)練時(shí),其關(guān)節(jié)活動(dòng)角均大于處于功能位的關(guān)節(jié)活動(dòng)角。進(jìn)一步驗(yàn)證了手指康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)在不同訓(xùn)練模式下具有安全性、穩(wěn)定性和有效性。
【學(xué)位授予單位】：鄭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TH789
【圖文】：

我國(guó) 40 歲以上腦卒中患者有 1242 萬(wàn)人。腦卒中患者病后有 55%~6出現(xiàn)上肢功能障礙[1,2]，其中手功能障礙約占 80%。握持功能是人類特有的功能，根據(jù)握持強(qiáng)度的不同，可將其分為強(qiáng)力握精細(xì)握持，其中精細(xì)握持需要拇指與 2~5 指對(duì)指[3]。對(duì)指特征測(cè)試結(jié)果表明指與 2~5 指的對(duì)指功能對(duì)于日常生活具有重要意義。研究表明，拇指和食對(duì)指功能占整個(gè)手指運(yùn)動(dòng)的 80%，其中拇指功能占整個(gè)手功能的 50%[4]。另外指既可以屈伸/伸展及內(nèi)收/外展，是實(shí)現(xiàn)對(duì)指功能的關(guān)鍵。盡早對(duì)患者進(jìn)行功能康復(fù)訓(xùn)練，尤其是對(duì)指等精細(xì)化的運(yùn)動(dòng)功能訓(xùn)練，能夠縮短手指功能復(fù)周期[5]�；颊邔�(duì)指功能恢復(fù)后，能夠完成拿筆和拿水杯等重要的日常行為現(xiàn)一定程度的生活自理，減輕家庭經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。目前，腦卒中患者手指功能的康復(fù)仍依靠傳統(tǒng)療法，即康復(fù)醫(yī)師手把手患者進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練。該方法在臨床上積累了大量的經(jīng)驗(yàn)，也能取得一定的，但康復(fù)醫(yī)師勞動(dòng)量大、效率低，訓(xùn)練效果嚴(yán)重依賴康復(fù)醫(yī)師的經(jīng)驗(yàn)和水平乏與康復(fù)評(píng)價(jià)相關(guān)的客觀數(shù)據(jù)[6]，難以對(duì)訓(xùn)練參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化以獲得最佳的康練方案。圖 1.1 中，（a）、（b）分別為手把手式的對(duì)指訓(xùn)練、拇指訓(xùn)練。

手指套與限位塊設(shè)計(jì)圖

圖 2.4 手指套與限位塊實(shí)物圖拇指訓(xùn)練機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的生理結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)特性分析，設(shè)計(jì)了系統(tǒng)的機(jī)械指套、手臂支架、電機(jī)、電機(jī)座、滾珠絲桿滑臺(tái)不僅能夠進(jìn)行對(duì)指訓(xùn)練，還能夠做拇指的屈伸/伸者的舒適度，配備了高度可調(diào)節(jié)和水平面內(nèi)自由移

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6 徐燦;開(kāi)始實(shí)施康復(fù)訓(xùn)練[N];人民公安報(bào);2007年

7 鄧小群;深圳逾千殘疾人將參與康復(fù)訓(xùn)練[N];深圳商報(bào);2006年

8 李丹;美國(guó)：“康復(fù)訓(xùn)練營(yíng)”治疼痛,好受不貴[N];新華每日電訊;2008年

9 李丹;美國(guó)“康復(fù)訓(xùn)練營(yíng)”治疼痛“療”有所值[N];中國(guó)中醫(yī)藥報(bào);2008年

10 孔令敏;我國(guó)僅1/6殘疾人獲康復(fù)訓(xùn)練[N];健康報(bào);2006年

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3 楊海芳;電針聯(lián)合康復(fù)訓(xùn)練治療腦卒中后吞咽障礙的臨床研究[D];廣州中醫(yī)藥大學(xué);2010年

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本文編號(hào)：2789340