【摘要】：人體上可以運(yùn)動(dòng)的部分被稱為效應(yīng)器。對(duì)于運(yùn)動(dòng)來(lái)說(shuō),我們既可以控制如腰、頸和頭等距離身體較近的效應(yīng)器,也可以控制如手臂、手和腿等距離身體較遠(yuǎn)的遠(yuǎn)端效應(yīng)器。對(duì)于腦卒中患者或者運(yùn)動(dòng)功能障礙患者來(lái)說(shuō),能夠正常控制效應(yīng)器卻很難,基于腦肌電的人機(jī)接口可以根據(jù)患者意圖完成動(dòng)作,幫助其執(zhí)行康復(fù)訓(xùn)練,但是由于腦肌電信號(hào)的非線性、個(gè)體差異性等復(fù)雜特性有時(shí)候會(huì)讓患者達(dá)不到效果并且容易產(chǎn)生疲勞,因此需要通過(guò)腦肌電耦合分析去探索深層次的腦-肌控制機(jī)理,為病患者提供治療的理論依據(jù),并且在此基礎(chǔ)上為患者解決康復(fù)訓(xùn)練過(guò)程中出現(xiàn)的疲勞問(wèn)題。綜上所述,對(duì)皮層肌肉信息傳遞及康復(fù)疲勞檢測(cè)研究具有重要的理論研究意義和應(yīng)用價(jià)值。本文著重研究皮層肌肉耦合關(guān)系,從生理機(jī)制探索在手部動(dòng)作下大腦皮層與相應(yīng)肌肉之間的功能交互和信息傳遞特性,并且從時(shí)-頻-空聯(lián)合域研究了疲勞識(shí)別方法,為運(yùn)動(dòng)功能障礙或者腦卒中患者的康復(fù)和功能評(píng)價(jià)提供一定的幫助。主要工作如下:首先,為了研究大腦皮層和肌肉組織之間的相互作用,探索腦肌電信號(hào)的多尺度耦合特征和皮層-肌肉間多時(shí)空的功能聯(lián)系,本文將多元經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解與傳遞熵結(jié)合,構(gòu)建出MEMD-TE模型,應(yīng)用于腦肌間耦合分析。首先對(duì)同步采集的腦電和肌電信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理,然后采用多元經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解算法對(duì)信號(hào)進(jìn)行時(shí)-頻尺度化,最后計(jì)算不同尺度上的傳遞熵值,分析各個(gè)尺度不同耦合方向上的非線性耦合特征。其次,為了有效分析表面肌電信號(hào)蘊(yùn)含的時(shí)-頻-空域多維特征,提出了一種基于張量線性拉普拉斯判別的表面肌電特征提取方法。首先對(duì)表面肌電信號(hào)進(jìn)行復(fù)Morlet小波變換,構(gòu)造具有時(shí)間、空間、頻率、任務(wù)的四階張量數(shù)據(jù),然后運(yùn)用張量線性拉普拉斯判別分析方法獲得投影矩陣,把訓(xùn)練集和測(cè)試集分別投影在投影矩陣中獲得具有較大區(qū)分度的特征,最后使用分類器對(duì)正常和疲勞情況時(shí)的抓握動(dòng)作進(jìn)行識(shí)別。
【圖文】：

(a) BRAINAMP 放大器 (b) ADAPTER 轉(zhuǎn)換器圖 3.6 實(shí)驗(yàn)設(shè)備本實(shí)驗(yàn)共有 10 名受試者(S1-S10，，見(jiàn)表 3.1)，10 人均被告知實(shí)驗(yàn)詳情。實(shí)驗(yàn)采用 128 導(dǎo) BrainAmp DC 腦電采集系統(tǒng)同步采集 EEG 和 EMG 信號(hào)，電電極采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的32導(dǎo)頭皮腦電采集設(shè)備記錄了32路腦電信號(hào)(Fp1、FpF7、F3、Fz、F4、F8、FC5、FC1、FC2、FC6、T7、C3、Cz、C4、T8、TP9CP5、CP1、CP2、CP6、TP10、P7、P3、Pz、P4、P8、PO9、O1、Oz、O2PO10)，見(jiàn)圖 3.7；以及左右手橈側(cè)腕屈肌(Flexor Earpi Radialis, FER)和肱三肌(Triceps Brachii, TB)處的 EMG 信號(hào)，實(shí)驗(yàn)采集環(huán)境如圖 3.8。表 3.1 受試者基本信息受試者 性別 年齡 慣用手 健康狀態(tài) 病情S1 男 25 右手 健康 無(wú)S2 男 25 右手 健康 無(wú)S3 男 25 右手 健康 無(wú)S4 男 25 右手 健康 無(wú)S5 男 25 右手 健康 無(wú)

杭州電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文組 5kg 和 10kg 的抓握。實(shí)驗(yàn)中，每一次抓握工作完成后均會(huì)有 15 秒的休息時(shí)間，防止肌肉疲勞對(duì) EMG 信號(hào)造成干擾。
【學(xué)位授予單位】：杭州電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：R318

【參考文獻(xiàn)】

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1 榮瑤;大腦皮層與上肢肌肉間功能耦合與信息傳輸?shù)难芯縖D];北京工業(yè)大學(xué);2013年

本文編號(hào)：2656266