基于自适应式sEMG调制的多通道FES步行康复辅助系统

科学领域:

• 生物医学工程 生物医学工程
• 康复技术 康复技术 康复技术
• 神经科学是一个神经科学.

背景情况:

• 功能电刺激 (FES) 在中风患者中提供了下肢肌肉激活的潜力.
• 目前基于表面电肌图 (sEMG) 的FES控制通常缺乏多肌肉协调和适应强度.
• 现有系统的局限性阻碍了中风幸存者的有效步行康复.

研究的目的:

• 开发和评估使用自适应肌电调制的多通道FES步行康复系统.
• 用未受影响侧面的sEMG数据预测受影响侧面的下肢肌肉sEMG.
• 实时调节FES输出频率,以补偿肌肉力量.

主要方法:

• 采用双向长短期记忆 (BILSTM) 模型来预测sEMG值.
• 来自未受影响侧面的大侧肌的sEMG数据被用于预测.
• 实时FES频率调制应用于受影响侧面的四个向的下肢肌肉.

主要成果:

• 该BILSTM模型实现了0.85的预测准确度 (R2),明显超过传统方法.
• 与两名中风患者进行的在线实验表明,FES后肌肉活化增加.
• 在FES应用之前和之后观察到步态运动数据的显著差异.

结论:

• 拟议的自适应肌电调制系统对于中风患者的FES辅助行走是有效的.
• 该研究为康复中sEMG控制的FES提供了新的方法.
• 这项技术有望改善中风幸存者的步态恢复和独立性.