融合生物運動信息的上肢功能康複評價研究

《融合生物運動信息的上肢功能康複評價研究》是依託杭州電子科技大學，由高雲園擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：融合生物運動信息的上肢功能康複評價研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：高雲園
• 依託單位：杭州電子科技大學

項目摘要

對運動功能治療效果的科學評價是康復醫學和信息工程領域亟待解決的重要問題。本項目以醫學評價方法和信息處理技術為基礎，開展基於多元運動特徵的上肢運動功能評價方法研究。研究目標和主要內容有：（1）構建上肢運動綜合信息採集平台。獲取上肢動作時的運動生物力學信息和生物電信息，完成信息的篩選、重構和消噪。（2）實現運動信息的特徵分類和信度融合。分別採用多域濾波、模糊推理方法和排列組合熵、支持向量數據描述方法，對兩類信息進行特徵分類，並實現匹配分數融合。（3）提出上肢運動功能評價方法。引入醫學評價指標，最佳化可信度權值，利用融合分析結果，提出上肢運動功能評價指標，並建立該指標與醫學指標之間的聯繫，實現康複評價。本項目將腦電等生物電信號融入運動功能評價體系，從而使評價方法由單純的肢體運動層面上升到反映大腦神經控制的運動-控制層面。這對於加深對康復科學套用的理解，促進康復機器人研發和提高殘疾人生活質量具有重要意義。

結題摘要

對運動功能治療效果的科學評價是康復醫學和信息工程領域亟待解決的重要問題。項目以醫學評價方法和信息處理技術為基礎，開展基於多元運動特徵的上肢運動功能評價方法研究。主要研究結果為：（1）構建了上肢運動綜合信息採集平台。針對握拳、展拳、伸腕、屈腕、伸肘、屈肘和患肢平舉等運動特徵規律明顯、醫學檢驗和評價方法相對完整的上肢特定動作，同步獲取上肢動作時的加速度運動信息和表面腦電、肌電的生物電信息，選擇有效的運動信息。（2）進行了表面肌電、腦電信號的有效消噪。採用了小波變換空域相關法、小波變換閾值法、基於總體平均經驗模式分解的二代小波肌電信號消噪等，改善了肌電信號與肌肉活動之間的關聯程度，增強了抗噪能力。腦電信號消噪分別採用小波變換和希爾伯特變換方法，減小了信號振盪，有效保留了信號中的細節信息。（3）實現了上肢運動信息的特徵提取和特徵篩選。提取和分析運動信息的多個線性和非線性特徵（均方根、小波包能量和基本尺度熵），並根據信號特徵的典型性和可區分性對信號特徵進行篩選。（4）提出了上肢運動功能評價方法。基於上肢運動信息的特徵，最佳化權值，利用融合分析結果，提出上肢運動功能評價指標。（5）分析了上肢運動功能評價方法的有效性。引入醫學評價指標，根據相關性原理，建立運動評價指標與醫學評價指標之間的聯繫，實現康複評價。本項目的研究增加了運動功能評價方法的客觀性和有效性，對於加深對康復科學臨床套用的理解，促進康復機器人研發和提高殘疾人生活質量方面具有重要意義。