论文部分内容阅读
近年来,中风的发病率和致残率不断增加,严重影响和威胁人类的健康生活。功能性电刺激技术(Functional-Electrical-Stimulation,FES)是利用低频电刺激手段,通过神经细胞的响应实现控制信号的传递,使受支配的神经肌肉产生收缩完成运动,已广泛应用于中风的康复训练。脑-机接口(Brain-Computer-Interface,BCI)技术可以实现人脑与外围设备之间的直接通讯,尤其是在帮助偏瘫患者重新获得他们的交流和控制能力方面有着巨大的应用前景。本文综合BCI和FES技术各自的特点,并将两者结合对中风偏瘫患者进行了主动康复系统的研究,完成了整个康复系统的设计。主要包括运动想象脑电信号的采集、脑电信号的处理和功能性电刺激系统的设计三大部分,将人脑想象左手或右手运动产生的ERS/ERD信息电位转换为控制命令输出,传至FES系统,对受损肢体进行相应的电刺激。该系统可以避开病人身体内部受损伤的正常通路,将其运动意愿直接传递给FES系统,达到中风偏瘫患者可以直接控制受损肢体的目的。本文的主要内容:一是在BCI技术的基础上,采用二阶矩估计对带通滤波后C3、C4通道的脑电信号的Mu节律能量进行分析和比较,建立了一种简单、可在线的分类方法,选择不同的窗口长度和决策时间进行分析,结果显示正确识别率均达85%以上,满足系统设计需要。二是以FES技术为基础,利用模块化的设计思想完成了FES系统的硬件设计和软件设计,该刺激系统以STM8S208MB为核心,通过串口模块与BCI相连接,结合键盘和液晶显示等模块完成刺激时间、频率、刺激脉宽等参数的设置及对应数值的显示。通过实验表明,功能性电刺激系统在BCI的控制命令下能够较准确的完成肢体的刺激,证明本文将基于运动想象的BCI和FES相结合应用于中风的主动康复系统的研究中是安全、可行的,为中风的康复治疗起到了一定的探索作用。