【摘要】：在日常生活中,中風(fēng)發(fā)病常常會引起人們不同程度的運動性障礙,使得部分患者喪失了基本的活動能力,患者為了較快速的恢復(fù),往往忽視了肌肉的疲勞程度而進行長時間或高強度的康復(fù)訓(xùn)練,引起了一些負面效果,更甚是危害生命安全。所以,患者需要尋求合理的、有效的治療方式來幫助自己恢復(fù)身體健康。傳統(tǒng)的康復(fù)或簡單的醫(yī)療設(shè)備已不能滿足用戶對健康的需求,因此研制新的智能輔助設(shè)備對患者進行實時監(jiān)控并科學(xué)地制定康復(fù)計劃有著廣闊的市場前景。人們?nèi)粘；顒又?有些肌肉疲勞可以主觀感知而有些則感知不到,如果長時間不顧肌肉的疲勞而過量運動很可能會對肌體產(chǎn)生傷害,所以我們需要實時了解肌肉的疲勞狀況,避免對肌體產(chǎn)生傷害。因此,對于肌肉電的實時性檢測和反饋是很有必要的。通過對肌肉電信號采集及數(shù)據(jù)處理的方法研究可以獲知,表面肌電信號特征能較好的表征肌體的疲勞狀態(tài),憑借它的反饋可以及時了解自身肌肉所處的狀態(tài),并做出相對應(yīng)的科學(xué)性康復(fù)計劃,幫助患者有效的恢復(fù)身體健康。本文在深入研究國內(nèi)外上肢康復(fù)機器人的基礎(chǔ)上,結(jié)合當前的相關(guān)康復(fù)醫(yī)學(xué)理論,總結(jié)出了基于sEMG的肌肉疲勞度的評估在上肢康復(fù)設(shè)備設(shè)計方面的可行性及設(shè)計原則,旨在開發(fā)一款具有安全性、智能性、實用性等特點的上肢康復(fù)訓(xùn)練的設(shè)備,用于幫助患有上肢肢體運動障礙的人群,快速恢復(fù)日常的生活能力。該設(shè)備的系統(tǒng)根據(jù)sEMG信號數(shù)據(jù)來檢測肌體的疲勞程度,并給予及時的反饋和提醒,既可以避免對患者肌肉的二次傷害,又可以對患者的上肢關(guān)節(jié)活動能力進行簡單的快速評估。該設(shè)備輕便安全,患者不需要醫(yī)師一對一的跟蹤治療,患者完全可以獨立的完成日常的康復(fù)訓(xùn)練,在保證患者及時持續(xù)治療的同時,很大程度上也減少了訓(xùn)練費用的開支,所以該康復(fù)的用戶需求性強,實用范圍廣,具有較好的市場前景。本文在現(xiàn)有sEMG信號采集的基礎(chǔ)上,通過比對患者在不同負載下主動和被動康復(fù)時的肌肉疲勞度,提出了基于小波包熵方法來評測肌肉疲勞度并進行檢測反饋的方法,并基于此進行研制使患者更安全有效的康復(fù)訓(xùn)練的產(chǎn)品。本文主要研究內(nèi)容有以下幾點:1)深入研究國內(nèi)外康復(fù)訓(xùn)練相關(guān)產(chǎn)品及系統(tǒng)的研發(fā)現(xiàn)狀,及康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)評價與檢測方法。(2上肢動作的sEMG模式識別的方法研究,包括肌肉的選擇,確定特征組合以及算法運行環(huán)境及肌電信號采集與處理等。(3)采用小波包熵方法實現(xiàn)對上肢肌肉疲勞程度的評估研究,包括不同運動狀態(tài)下的信號數(shù)據(jù)的劃分,評價驗證等(4)通過前期康復(fù)醫(yī)學(xué)及生理結(jié)構(gòu)等理論分析,再結(jié)合肌肉疲勞度狀態(tài)的可視化,推導(dǎo)患者康復(fù)訓(xùn)練動作與設(shè)備控制機構(gòu)之間的關(guān)系,擬定主動康復(fù)運動模式,研發(fā)上肢康復(fù)訓(xùn)練設(shè)備及其交互界面,實現(xiàn)有針對性、科學(xué)性的正確訓(xùn)練方式。
【學(xué)位授予單位】：浙江理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TH789
【圖文】：

用于上肢康復(fù)機器人的研制中，它綜合了現(xiàn)代康復(fù)醫(yī)學(xué)、生物力學(xué)、計算機等諸逡逑多學(xué)科領(lǐng)域，是醫(yī)用和工用機器人兩者相互結(jié)合的產(chǎn)物。國際上對上肢康復(fù)醫(yī)用逡逑產(chǎn)品的研究起步較早，早在１９９３年時，加利福尼亞大學(xué)的著名學(xué)者Ｌｕｍ．Ｐ．Ｓ研逡逑制出了基于手一目標一手（ｈａｎｄ邋ｏｂｊｅｃｔ邋ｈａｎｄ邋ｓｙｓｔｅｍ）的雙手康復(fù)裝置，用于對逡逑患者的康復(fù)訓(xùn)練［ＳＨ９］；邋１９９５年麻省理工學(xué)院研制了憑借主抗控制來實現(xiàn)多種訓(xùn)練逡逑模式的ＭＩＴ－ＭＡＮＵＳ機器人，用于幫助患者恢復(fù)＂°ｎｕ］，如圖１＿２；美國芝加哥康復(fù)逡逑研宄所Ｋａｈｎ與加州大學(xué)Ｒｅｉｎｋｅｎｓｍｅｙｅｒ等人在１９９９年，聯(lián)和研發(fā)／基于測量患逡逑者上肢運動空間的ＡＲＭ－Ｇｕｉｄｅ輔助康復(fù)訓(xùn)練設(shè)備（１２］，斯坦福大學(xué)在２０００年研制逡逑出了能夠輔助患者做多向同步鏡像訓(xùn)練的ＭＩＭＨ：（ｍｒｒｏｒ－ｉｍａｇｉｎａｂ邋ｌｅ）的上肢康逡逑復(fù)機器人１１２］，如圖１．４；邋２００２年，英國雷丁大學(xué)的學(xué)者通過研究并運用了虛擬現(xiàn)逡逑實技術(shù)與當時的康復(fù)醫(yī)學(xué)相結(jié)合，成功研制出了為患者的康復(fù)訓(xùn)練提供驅(qū)動力和逡逑重力性補償?shù)模牵牛危裕蹋牛涌祻?fù)機器人［１３］。逡逑

用于上肢康復(fù)機器人的研制中，它綜合了現(xiàn)代康復(fù)醫(yī)學(xué)、生物力學(xué)、計算機等諸逡逑多學(xué)科領(lǐng)域，是醫(yī)用和工用機器人兩者相互結(jié)合的產(chǎn)物。國際上對上肢康復(fù)醫(yī)用逡逑產(chǎn)品的研究起步較早，早在１９９３年時，加利福尼亞大學(xué)的著名學(xué)者Ｌｕｍ．Ｐ．Ｓ研逡逑制出了基于手一目標一手（ｈａｎｄ邋ｏｂｊｅｃｔ邋ｈａｎｄ邋ｓｙｓｔｅｍ）的雙手康復(fù)裝置，用于對逡逑患者的康復(fù)訓(xùn)練［ＳＨ９］；邋１９９５年麻省理工學(xué)院研制了憑借主抗控制來實現(xiàn)多種訓(xùn)練逡逑模式的ＭＩＴ－ＭＡＮＵＳ機器人，用于幫助患者恢復(fù)＂°ｎｕ］，如圖１＿２；美國芝加哥康復(fù)逡逑研宄所Ｋａｈｎ與加州大學(xué)Ｒｅｉｎｋｅｎｓｍｅｙｅｒ等人在１９９９年，聯(lián)和研發(fā)／基于測量患逡逑者上肢運動空間的ＡＲＭ－Ｇｕｉｄｅ輔助康復(fù)訓(xùn)練設(shè)備（１２］，斯坦福大學(xué)在２０００年研制逡逑出了能夠輔助患者做多向同步鏡像訓(xùn)練的ＭＩＭＨ：（ｍｒｒｏｒ－ｉｍａｇｉｎａｂ邋ｌｅ）的上肢康逡逑復(fù)機器人１１２］，如圖１．４；邋２００２年，英國雷丁大學(xué)的學(xué)者通過研究并運用了虛擬現(xiàn)逡逑實技術(shù)與當時的康復(fù)醫(yī)學(xué)相結(jié)合，成功研制出了為患者的康復(fù)訓(xùn)練提供驅(qū)動力和逡逑重力性補償?shù)模牵牛危裕蹋牛涌祻?fù)機器人［１３］。逡逑

隨著科技的發(fā)展，智能化、便攜化的上肢康復(fù)機器人成為研宄熱點。英國逡逑Ｌｅｅｄｓ大學(xué)的Ｒａｙｍｏｎｄ邋Ｈｏｌｔ等人設(shè)計ｆ邋一款雙臂機器人邐ｉＰＡＭ邋（ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ逡逑ｐｎｅｕｍａｔｉｃａｒｍｍｏｖｅｍｅｎｔ）［１Ｓ如圖１．４所示。該設(shè)備有三個關(guān)節(jié)，六個自由度，逡逑采用氣體動力驅(qū)動兩個機械臂牽引患肢的手臂，以完成預(yù)設(shè)定的康復(fù)訓(xùn)練動作。逡逑２００５年，意大利Ｒｏｂｅｒｔｏ邋Ｃｏｌｏｍｂｏ等人研制丫腕關(guān)節(jié)和肩肘關(guān)節(jié)康復(fù)機器人，分逡逑工完成患者腕部和肩肘部康復(fù)訓(xùn)練，記錄患者訓(xùn)練參數(shù)并對活動能力作出評估。逡逑２００６年，瑞士蘇黎世大學(xué)的Ｔｏｂｉａｓ邋Ｎｅｆ等人研制了一款名為ＡＲＭｉｎ的新型上逡逑肢康復(fù)機器人Ｍ５］，其屬于半外骨骼機器人，具有六個空間自由度，可以同時對肩逡逑部和肘部進行訓(xùn)練。它能對患肢提供重力補償，完成對患肢的康復(fù)訓(xùn)練。２００７逡逑年，美國華盛頓大學(xué)研制出ＣＡＤＥＮ－７電纜驅(qū)動的上肢外骨骼康復(fù)機器人，它可以逡逑實現(xiàn)肩部伸屈

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1 肖金壯;孫金麗;王洪瑞;楊信才;趙金奎;;核心穩(wěn)定訓(xùn)練動作中不同肌肉疲勞度的差異分析[J];生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)雜志;2017年02期

2 句樹銘;;介紹測量人體疲勞度的兩種儀器[J];衛(wèi)生研究;1987年03期

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本文編號：2806367