【摘要】：痙攣是一種由上運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元功能受損導(dǎo)致的臨床癥狀,多發(fā)生于腦卒中、脊髓損傷、腦癱、多發(fā)性硬化等患者,其評估對于患者的臨床管理和治療具有很重要的意義。當(dāng)前對于痙攣的量化評估主要包括臨床量表、生物力學(xué)和電生理學(xué)三種方法,但是這些方法分別存在著主觀性強(qiáng)、設(shè)備復(fù)雜以及評估片面的問題。因此,本研究致力于實(shí)現(xiàn)一種基于表面肌電和運(yùn)動(dòng)傳感器的肌痙攣量化評估方法,為臨床提供客觀的評估方式。本研究以肱二頭肌或肱三頭肌痙攣為研究對象,針對肘關(guān)節(jié)設(shè)計(jì)了一系列不同速度下的被動(dòng)牽拉運(yùn)動(dòng),通過表面肌電和運(yùn)動(dòng)傳感器捕獲肌肉的牽張反射活動(dòng)以及肘關(guān)節(jié)被動(dòng)牽拉運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。基于采集的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),本研究分別建立了 λ模型和運(yùn)動(dòng)模型。λ模型利用中樞神經(jīng)系統(tǒng)對于牽張反射的調(diào)控,建立了牽張反射閾值與牽拉速度之間的線性模型,并提取方程的截距用于痙攣評估;運(yùn)動(dòng)模型基于急動(dòng)度不變的假設(shè),對實(shí)驗(yàn)人員意圖的牽拉運(yùn)動(dòng)進(jìn)行重構(gòu),并提取了運(yùn)動(dòng)軌跡之間的相關(guān)系數(shù)和角加速度信號的中值頻率,分別表示運(yùn)動(dòng)曲線之間的相似性和牽拉運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性。利用兩種模型所提取的參數(shù),本研究分別采用單模型和模型融合兩種方法實(shí)現(xiàn)痙攣評估,并以受試者的臨床痙攣MAS(modified Ashworth scale)評估為標(biāo)準(zhǔn),采用對所有受試者評估結(jié)果的均方誤差MSE(mean squared error)作為痙攣評估方法性能的評價(jià)指標(biāo)。研究結(jié)果表明基于模型融合的痙攣評估算法能夠獲得比單模型更好的評估效果。此外針對模型參數(shù)融合,本研究采用了多種算法實(shí)現(xiàn)痙攣評估,其中基于徑向基核函數(shù)的支持向量回歸算法在模型超參數(shù)優(yōu)化的條件下得到了最小的評估MSE。本研究所提出的基于模型參數(shù)融合的方法能夠?qū)崿F(xiàn)對于痙攣客觀的量化評估,并且利用便攜式的表面肌電和運(yùn)動(dòng)傳感器有助于其在臨床、社區(qū)及家庭康復(fù)的應(yīng)用。痙攣的量化評估能夠提供對于患者治療效果的準(zhǔn)確反饋,對于臨床醫(yī)生制定科學(xué)合理的治療計(jì)劃具有非常大的意義。
【圖文】：

逑九軸慣性傳感器（ＭＰＵ９２５０）是三種傳感器的組合，包括３軸的加速度計(jì)、３軸逡逑的陀螺儀以及３軸的磁力計(jì)，如圖２．３所示。九軸慣性運(yùn)動(dòng)傳感器用于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)逡逑的跟蹤，被廣泛應(yīng)用于手勢控制、體感游戲以及可穿戴的智能設(shè)備等領(lǐng)域。在本逡逑實(shí)驗(yàn)中，需要利用３軸陀螺儀（測量范圍ｄ＝２０００７ｓ，滿足實(shí)驗(yàn)需要）實(shí)現(xiàn)對于肘逡逑關(guān)節(jié)被動(dòng)牽拉運(yùn)動(dòng)的跟蹤，并通過矢量計(jì)算獲得肘關(guān)節(jié)實(shí)際的被動(dòng)牽拉角速度。逡逑圖２．１實(shí)驗(yàn)采集設(shè)備逡逑；ｗｌ＾ｍ邋ｕｙ逡逑圖２．２表面肌電電極邐圖２．３九軸慣性運(yùn)動(dòng)傳感器逡逑２．邋２．邋２傳感器位置設(shè)計(jì)逡逑本實(shí)驗(yàn)針對上肢肱二頭肌或者肱三頭肌痙攣患者進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集，實(shí)驗(yàn)中逡逑采用一個(gè)表面肌電差分電極和一個(gè)九軸慣性運(yùn)動(dòng)傳感器。表面肌電電極用于采集逡逑肌肉的電信號，獲取肌肉實(shí)時(shí)的活動(dòng)情況。慣性運(yùn)動(dòng)傳感器用于捕獲肘關(guān)節(jié)實(shí)時(shí)逡逑的牽拉運(yùn)動(dòng)情況。為了能夠檢＿到信號質(zhì)量最好的肌電信號，，需要將表面肌電電逡逑極放置于肱二頭肌或肱三頭肌的肌腹位置，運(yùn)動(dòng)傳感器被放置于手腕內(nèi)側(cè)，具體逡逑１３逡逑

逑九軸慣性傳感器（ＭＰＵ９２５０）是三種傳感器的組合，包括３軸的加速度計(jì)、３軸逡逑的陀螺儀以及３軸的磁力計(jì)，如圖２．３所示。九軸慣性運(yùn)動(dòng)傳感器用于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)逡逑的跟蹤，被廣泛應(yīng)用于手勢控制、體感游戲以及可穿戴的智能設(shè)備等領(lǐng)域。在本逡逑實(shí)驗(yàn)中，需要利用３軸陀螺儀（測量范圍ｄ＝２０００７ｓ，滿足實(shí)驗(yàn)需要）實(shí)現(xiàn)對于肘逡逑關(guān)節(jié)被動(dòng)牽拉運(yùn)動(dòng)的跟蹤，并通過矢量計(jì)算獲得肘關(guān)節(jié)實(shí)際的被動(dòng)牽拉角速度。逡逑圖２．１實(shí)驗(yàn)采集設(shè)備逡逑；ｗｌ＾ｍ邋ｕｙ逡逑圖２．２表面肌電電極邐圖２．３九軸慣性運(yùn)動(dòng)傳感器逡逑２．邋２．邋２傳感器位置設(shè)計(jì)逡逑本實(shí)驗(yàn)針對上肢肱二頭肌或者肱三頭肌痙攣患者進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集，實(shí)驗(yàn)中逡逑采用一個(gè)表面肌電差分電極和一個(gè)九軸慣性運(yùn)動(dòng)傳感器。表面肌電電極用于采集逡逑肌肉的電信號，獲取肌肉實(shí)時(shí)的活動(dòng)情況。慣性運(yùn)動(dòng)傳感器用于捕獲肘關(guān)節(jié)實(shí)時(shí)逡逑的牽拉運(yùn)動(dòng)情況。為了能夠檢＿到信號質(zhì)量最好的肌電信號，需要將表面肌電電逡逑極放置于肱二頭肌或肱三頭肌的肌腹位置，運(yùn)動(dòng)傳感器被放置于手腕內(nèi)側(cè)，具體逡逑１３逡逑
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TP212;R318.04

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前5條

1 彭鵬;彭佳紅;;基于多元線性回歸模型的電力負(fù)荷預(yù)測研究[J];中國安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù);2011年09期

2 郭麗娟;孫世宇;段修生;;支持向量機(jī)及核函數(shù)研究[J];科學(xué)技術(shù)與工程;2008年02期

3 衛(wèi)波;李建軍;;脊髓損傷后肌痙攣機(jī)制與治療[J];中國康復(fù)理論與實(shí)踐;2006年07期

4 張盤德,劉翠華,皮周凱,彭小文,郭強(qiáng),尹鋒,張麗梅;應(yīng)用平衡功能檢測訓(xùn)練系統(tǒng)改善腦卒中患者平衡功能的療效觀察[J];中華物理醫(yī)學(xué)與康復(fù)雜志;2005年09期

5 田盛豐;基于核函數(shù)的學(xué)習(xí)算法[J];北方交通大學(xué)學(xué)報(bào);2003年02期

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 郭明遠(yuǎn);表面肌電對偏癱患者肘關(guān)節(jié)痙攣評估的應(yīng)用研究[D];南方醫(yī)科大學(xué);2012年

本文編號：2699785