《基於中樞模式發生器的功能性電刺激康復系統研究》是依託上海交通大學，由張定國擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於中樞模式發生器的功能性電刺激康復系統研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：張定國
- 依託單位：上海交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項目研究功能性電刺激系統的CPG（中樞模式發生器）控制器設計方法及相關的理論問題。主要思路是利用簡化的工程CPG模型對生物脊髓中的CPG神經網路進行功能複製（或部分複製），在此基礎上開發功能性電刺激系統的CPG仿生控制器，對肌骨系統的節律運動進行控制。研究內容包括工程CPG（神經振盪器）的網路結構和參數設計方法，反饋信息處理與輔助控制器設計方法，肌骨系統建模與節律運動仿真等。在理論研究基礎上開發功能性電刺激實驗系統，開展基於電刺激的運動功能康復醫療實驗。
結題摘要
本項目的目標是設計基於中樞模式發生器（CPG）的功能性電刺激（FES）康復系統。主要研究任務包括設計中樞模式發生器算法，構建基於腦機接口（BCI）的層級式控制範式，研究生物反饋信號（主要是肌電EMG）的功用，研發FES康復實驗系統及實驗測試。與申請書設定的目標和內容對比，主要有兩點不同。一是引入了腦機接口技術，旨在增加FES康復系統的智慧型性，也就是識別受試者的運動意圖，增加人機互動的功能，這對FES康復系統走向實踐，意義重大。二是對於肌骨系統建模部分沒有深入研究，因為原有模型已經滿足仿真需求；而且本項目更注重實驗測試，仿真環境中複雜的肌骨模型對項目的實施作用不是很大，所以這部分內容進行了弱化。其它部分都按照原計畫執行，圓滿完成了期望的任務和指標。主要成果總結如下：研究了基於HR神經元的新型CPG模型，利用最佳化算法設計參數，並用於了實際的FES控制；將CPG模型與肌肉協同理論相結合，簡化了CPG網路的複雜度。研究了腦機接口（BCI）的時-空-頻聯合濾波方法，尤其最佳化選擇了腦電通道信息，提高了識別率。創新發展了基於選擇性感受的腦機接口，可以提供更準確和穩定的運動意圖。將基於穩態視覺誘發電位的BCI與CPG相結合，構成了層級式的FES控制系統。搭建起了FES下肢康復系統平台，並在多個健康受試者上進行測試評估，同時也在癱瘓患者上進行了初步的臨床實驗，取得了期望的效果。以項目為依託，發表了5篇SCI論文，10篇EI論文，3 篇中文核心期刊，公開/授權發明專利3/2項。培養了碩士/博士研究生5名/3名。
