【摘要】：腦卒中是致使老年人癱瘓的最主要誘因之一,目前隨著腦卒中發(fā)病率的增加,各國都面臨著癱瘓人數(shù)增多的問題,而通過功能性電刺激設備進行康復訓練可以有效緩解患者的癱瘓程度。目前研究表明功能性電刺激對癱瘓患者的康復有著積極作用,已被廣泛應用于康復訓練中。但是基于功能性電刺激設備的康復訓練是一種被動康復訓練方式,癱瘓病人的患肢只能在電刺激下被動的進行康復訓練,研究表明這種方式不能很好地挖掘患者的恢復能力,在康復效果上還有待改善。新興的腦-機接口系統(tǒng)可以通過腦電信號控制具體的康復設備,這種方式是可以由受試者主動控制的。因此目前提出了基于腦-機接口的功能性電刺激系統(tǒng)以進行主動式康復訓練,為癱瘓病人的康復提供了新的方法。本文設計了一種腦-機接口與下肢功能性電刺激的聯(lián)合系統(tǒng),通過該系統(tǒng)可以實現(xiàn)患者對下肢的主動康復訓練。本文分別從腦電信號的處理算法設計、腦-機接口與下肢功能性電刺激聯(lián)合系統(tǒng)軟硬件設計兩部分對聯(lián)合系統(tǒng)進行了實現(xiàn),并通過設計實驗對系統(tǒng)進行了驗證。首先,本系統(tǒng)中的腦電信號處理分為運動想象腦電信號處理和穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)電位腦電信號處理兩部分。對于運動想象腦電信號處理本文提出了一種基于多重經(jīng)驗模態(tài)分解方式提取腦電特征,基于共空間模式優(yōu)化特征維數(shù),基于序列浮動前項選擇選取合適特征的方法處理運動想象腦電信號的算法。同時本文選用典型相關(guān)分析方法分析穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)電位腦電信號。其次,聯(lián)合系統(tǒng)硬件設計完成了對功能性電刺激設備的選型,并采用紅外編碼的方式實現(xiàn)電刺激設備與電腦的通訊。聯(lián)合系統(tǒng)軟件設計方面完成了對聯(lián)合系統(tǒng)界面的設計,受試者在使用系統(tǒng)時可以通過注視界面完成后續(xù)的康復動作。最后,通過設計兩類實驗對腦-機接口與功能性電刺激的聯(lián)合系統(tǒng)進行了驗證。離線實驗部分采用網(wǎng)上的共享數(shù)據(jù)庫,同時也自行設計了離線實驗的范式,并對本文提出的腦電信號處理算法進行了驗證。在線實驗部分設計了實驗流程,并對腦-機接口與下肢功能性電刺激聯(lián)合系統(tǒng)的有效性進行了驗證。通過以上兩個部分的設計,本文設計搭建了一個腦-機接口與下肢功能性電刺激的聯(lián)合系統(tǒng)。通過該系統(tǒng)可以使受試者通過注視頻閃隨意控制電刺激設備的開關(guān),并可以使得受試者根據(jù)系統(tǒng)界面顯示的方向想象同側(cè)運動以控制電刺激設備對踝關(guān)節(jié)功能進行康復訓練。同時該系統(tǒng)還可以根據(jù)受試者的性別和年齡自動為其匹配最適合的電刺激參數(shù)。實驗數(shù)據(jù)表明,本文提出的腦電信號處理算法在離線處理運動想象腦電信號數(shù)據(jù)時的分類正確率可以達到85.36%,相較于其他腦電處理算法分類正確率較高。同時經(jīng)實驗驗證,本文設計的腦-機接口與下肢功能性電刺激聯(lián)合系統(tǒng)對受試者的下肢功能可以起到恢復作用。
【圖文】：

1.1 FES 對下肢癱瘓患者的電刺激康復訓性電刺激發(fā)展現(xiàn)狀者康復日益增長的需求，目前各國正。其中一種方法是在康復治療中使用裝置可以保證患者的運動方式和嘗試-肢體-大腦形成一個閉環(huán)通路，促進大，在用戶被檢測到適當?shù)哪X電信號時-機接口的功能性電刺激（BCIFES）有效地使 FES 的促進肢體運動功能與的神經(jīng)重塑與 BCI 系統(tǒng)的主動神經(jīng)調(diào)綜合療法，其潛在的效率比單獨使用

圖 1.2 布朗大學 BCI 康復訓練系統(tǒng)的控制是通過獲取與運動過程相關(guān)的為假肢指令來完成的。迄今為止，這。美國布朗大學的 Donoghue 教授在 2，受試者可以通過腦中植入的芯片將腦這個實驗驗證了侵入式腦-機接口系統(tǒng)對furtscheller 的小組演示了一個因脊髓損EEG）的 BCI 通過 FES 控制手部抓取并將其移動到另一個位置[20]，如圖 1
【學位授予單位】：山東建筑大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：R318;TN911.7

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本文編號：2700924