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脑卒中是肢体瘫痪的主要致病因之一,按照肢体瘫痪部位可分为上肢瘫痪和下肢瘫痪,按照瘫痪程度可分为完全瘫痪和不完全瘫痪。上肢和下肢完全瘫痪患者与不完全瘫痪患者都是运动功能康复研究的对象。功能性电刺激（Functional electrical stimulation,FES）是一种利用电刺激诱发瘫痪肢体肌肉收缩从而使患肢完成功能性动作的工程学方法。其中,具有患者自主意识参加的FES能够加强中枢神经的重塑,实现运动功能的康复。对于患侧肢体完全瘫痪的卒中患者,可以利用健侧的运动学信号或生物电信号作为FES的控制源,触发或控制电刺激施加于患侧手臂,从而使得健侧手控制患侧手完成功能性动作。这种FES系统称为对侧控制FES。本课题组前期已经完成了上肢双通道肌电桥的设计,该系统利用偏瘫患者的健侧肌电信号作为控制源编码动态刺激参数的电刺激,刺激偏瘫患者的瘫痪侧手臂,从而使得健康手的指伸与腕伸动作能够在偏瘫手高保真的重建。对于患侧肢体不完全瘫痪的卒中患者,利用患侧肢体肌肉本身尚存的体表肌电（surface Electro-Myo-Graphy,sEMG）作为FES的控制信号源,控制电刺激来加强患肢未完全瘫痪的同一块肌肉的收缩,这种FES系统称为肌电控制的同侧增强FES。对于肌电控制的同侧增强FES研究,最为重要的科学问题是如何使瘫痪患者以近似自然的发力方式控制被刺激肌肉的收缩强度并实现自主康复训练和运动功能恢复。目前肌电控制的同侧增强FES采用的多为固定刺激参数的电刺激,但众多研究指出,根据体表肌电动态编码的电刺激能够准确控制肌肉力量同时降低肌肉疲劳。本课题组在“微电子肌电桥”（简称为肌电桥）技术中提出了一种利用体表肌电动态编码电刺激的方法,但还没有在肌电桥中进行同侧增强的相应的系统设计和研究。针对患侧上肢完全瘫痪的卒中患者,本论文的目的是在课题组前期上肢双通道肌电桥的基础上,参与设计一种上肢穿戴式肌电桥系统帮助患者利用健侧手控制患侧手完成抓握、腕屈、腕伸、指伸四种动作,统计分析肌电探测臂环的最佳佩戴位置,并对上肢穿戴式肌电桥进行临床实验验证。针对患侧下肢不完全瘫痪的卒中患者,本论文的目的是设计出一种下肢同侧增强型肌电桥系统,用于瘫痪下肢背屈动作的加强。由于肌电控制的同侧增强FES的刺激电极与探测电极距离极近,甚至在更小的同一块肌肉上会复用两种电极,所以刺激伪迹严重影响自主肌电的探测,如何去除刺激伪迹对肌电探测的影响是一个核心难点。在肌电控制的同侧增强FES中,刺激伪迹主要包括与电刺激波形相关的初始尖峰和因肌肉运动单元同步活化而产生的肌肉响应信号（Myoelectric signals,简称M波）,这两种成分都会干扰自主肌电探测需要去除。本论文结合了探测前端与刺激隔离设计、快速恢复电路、空白电路三种抗刺激伪迹方法去除刺激伪迹。在此基础上,本论文还设计了一种去除肌电中混杂的动态M波的新算法,本算法采用了基于数据库的Gram-Schmidt算法,能够动态实时去除大部分的动态M波。最后再将提取后的体表肌电编码为电刺激脉冲加强同一块肌肉的收缩。该系统能够根据患者的发力意愿调节电刺激节率与刺激强度。为了完成上述两个目的,本论文主要研究内容如下:1.对于上肢穿戴式肌电桥:1)在课题组前期利用线性判别分类器对肌电进行手势动作分类识别的研究基础上,对肌电分类的线性判别算法进行嵌入式编程,使线性判别算法能够在150ms肌电采样窗口内实时运行。2)使用均方根（Root Mean Square,RMS）热图法研究了上肢穿戴式肌电桥在前臂佩戴时的体表肌电分布,结合不同动作下分类的成功率给出了上肢穿戴式肌电桥的最佳佩戴位置。3)通过6名健康人实验以及6名卒中病人的临床实验验证了上肢穿戴式肌电桥的在受控侧重建抓握,指伸,腕屈,腕伸四种手势的功能。2.对于下肢同侧增强型肌电桥系统:1)利用Delsys沿踝关节主动肌的解剖参考线,统计分析了背屈与跖屈的最佳探测位点;利用课题组前期研发的高压恒流电刺激器研究了背屈与跖屈的最佳刺激位点。2)利用自主设计的抗刺激伪迹探测前端采集了动态电刺激的M波。分析了不同刺激强度与刺激间隔下M波的相关性,对比了相同刺激强度下和相同刺激间隔下的M波相关性。3)研究了一种结合探测与刺激隔离和快速恢复与空白法的抗刺激伪迹探测前端,给出了其探测时的基本电气指标,并通过健康人实验对比测试了其与传统抗刺激伪迹探测前端的最短空白时间。4)设计了一种基于数据库的Gram-Schmidt算法（Database based Gram-Schmidt,DBGS）,用于去除动态M波。本算法结合了抗刺激伪迹探测前端,通过健康人实验对比了本算法与脉冲触发Gram-Schmidt算法以及经验模式分解算法的M波衰减性能差别。通过健康人实验研究了不同阶数的DBGS在肌电提取性能上的差异。通过3名卒中病人的临床实验验证了DBGS在动态M波中提取体表肌电的能力。5)研究了DBGS去M波后体表肌电的特征变化,并将肌电桥利用体表肌电动态编码电刺激的方法运用到下肢同侧增强型肌电桥的控制方式中。通过8名卒中病人的临床实验验证了下肢同侧增强型肌电桥在患者的自主控制下增强患侧踝关节的功能。