脑电驱动的电刺激在中风康复中的应用研究

发布时间：2023-08-10 16:18

　　随着生活质量的提高,中风的发病率逐年增高,中风后遗症及偏瘫患者的数量越来越多。脑的正常通路由大脑-中枢神经-外周神经-骨骼肌组成,利用脑机接口技术(BCI)可以绕过脑的正常通路直接完成脑与周围环境的交互,实现脑的通讯功能,有运动障碍但脑功能运转正常的瘫痪患者可以通过脑机接口技术增加一种对外周设备进行控制的手段。功能性电刺激(FES)是根据人体的肌肉分布位置设定一定的电刺激顺序和适当的电刺激强度来激活失控的肌肉纤维,使其收缩从而产生动作。基于BCI技术与FES技术的特点,本文进行了将BCI技术和FES技术相结合的便携式中风康复系统的研究。本文在FES系统中引入BCI当作控制信号,设计了整个系统方案:运动想象时与真实运动时具有相同的运动神经元通路和相似的并联性脑激活,先采用单通道便携式脑电采集设备分别提取大脑在想象左手运动与想象右手运动过程中产生的脑电信号,经过预处理、特征提取和分类之后获取患者的运动意图,然后将其转化为FES的驱动信号,控制FES的动作,从而刺激肢体产生运动,同时运动产生的部分感觉反馈给大脑,对损伤的神经通路产生一定刺激,最终实现提高患者肢体运动功能的目的。本课题运用BC...

【文章页数】：67 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 研究内容及结构安排
第2章 脑机接口与功能性电刺激及中风康复的理论基础
    2.1 引言
    2.2 脑机接口技术
        2.2.1 脑电信号的特点
        2.2.2 脑电信号采集技术
        2.2.3 BCI系统中脑电信号的处理
        2.2.4 康复与脑机接口
    2.3 功能性电刺激技术
        2.3.1 功能性电刺激的基本原理
        2.3.2 功能性电刺激的物理特征
        2.3.3 功能性电刺激的治疗作用
        2.3.4 功能性电刺激在中风康复中的应用
    2.4 中风康复理论基础
        2.4.1 神经可塑性理论
        2.4.2 神经功能重塑机制
        2.4.3 影响神经功能重塑的原因
    2.5 本章小结
第3章 脑电数据的采集与处理
    3.1 引言
    3.2 脑电信号采集实验
        3.2.1 脑电采集设备
        3.2.2 脑电采集方案
    3.3 脑电信号预处理
        3.3.1 单导脑电伪迹去除方法研究
        3.3.2 基于VMD-ICA的预处理实验及结果对比与分析
    3.4 脑电信号特征提取
        3.4.1 脑电信号特征提取方法研究
        3.4.2 基于HHT变换的时频域特征提取实验
        3.4.3 基于样本熵的EEG复杂度特征提取实验
    3.5 脑电信号分类
        3.5.1 分类算法研究
        3.5.2 特征信息预处理及分类流程
        3.5.3 基于支持向量机的分类实验过程与结果分析
    3.6 本章小结
第4章 功能性电刺激仪的设计
    4.1 引言
    4.2 中风康复系统硬件设计
        4.2.1 微处理器单元
        4.2.2 电刺激仪电路设计
        4.2.3 液晶显示模块及触摸屏控制
        4.2.4 供电系统
    4.3 系统软件设计
    4.4 本章小结
第5章 功能性电刺激的实现以及与BCI的结合
    5.1 功能性电刺激的实现
        5.1.1 参与上肢运动的肌肉和神经
        5.1.2 功能性电刺激实验
    5.2 脑机接口与功能性电刺激的结合实验及结果分析
    5.3 本章小结
结论
参考文献
致谢



本文编号：3840829