《FES運動康復訓練的自適應控制方法研究》是依託上海交通大學，由藍寧擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：FES運動康復訓練的自適應控制方法研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：藍寧
- 依託單位：上海交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
腦卒中偏癱患者的運動功能康復是康復工程面臨的重要問題之一。功能性電刺激（FES）是臨床上有效的康復技術。但如何使FES在臨床康復中發揮更好的康復訓練效果，仍是一個有待於深入研究和探討的問題。其科學問題之一是如何在FES康復中促進患者的主動參與，如何實現FES電刺激模式和參數的個性化，和刺激參數隨康復過程中運動功能的恢復而調整，通過智慧型控制使FES輔助作用達到最優的康復效果。本研究中，我們提出了具有前向神經網路學習控制與自適應神經網路反饋控制相結合的複合智慧型控制策略。神經網路控制分別由正常的肌電信號和患者肌電信號驅動，從而提供患者主動參與康復訓練的機會。前向神經網路學習正常運動的通用刺激模式，而反饋神經網路可以適應由不同患者差異、和隨時間變化引起的刺激參數變化。同時採用任務訓練的康複方法，能激發患者完成任務後的成就感，增強康復訓練的效果。結果將對運動康復訓練的智慧型化和個性化起到推動作用。
結題摘要
本項目以肌群協同控制（Muscle Synergy）為理論依據，構建仿生自適應多通道FES控制策略。通過上肢運動模型仿真研究和任務導向型臨床實驗相結合的方式，探索基於肌群協同效應的FES自適應仿生控制方法在卒中患者運動康復訓練中的有效性。項目結題時，已經發展出一套既可以對卒中患者功能障礙進行量化評定的客觀標準，又據此建立了一套可對異常肌肉進行精準靶向電刺激干預的康復輔助治療的臨床方案。這些成果，提高了FES技術在卒中患者運動功能康復訓練中的臨床套用價值，將對神經康復技術和康復醫學的發展起到有力的推動作用。 項目達到了預期的目標，取得了如下的主要成果。1.完成了多通道FES系統的軟硬體系統改進與臨床轉化，臨床上證實了FES系統的安全性和可靠性。並制定了一套有效的安全參數範圍確定和電極定位的方法。系統設計具有擴展成穿戴設備的潛力。2. 提出了基於協同肌群理論的FES控制創新策略，對FES協同肌群控制方法的可行性進行模型仿真研究。結果表明，協同肌群控制方法可以實現如正常運動的軌跡，並能通過調節“比例因子”實現不同幅度的運動控制。在3名卒中患者上，驗證了協同肌群FES控制方法的可行性和有效性。3.對11名卒中患者和8名正常人對照組的研究結果顯示，患者肌群發放的模式偏離正常發放模式的程度，與其功能的損失程度成正比。因此，協同肌群發放的異常模式可以用於評估運動功能的缺失程度，並據此制定個性化的康復訓練方案。4.基於任務導向的康復訓練新方法，建立了一套全新的臨床實驗方案並改善了臨床實驗方法。卒中患者克服身體功能障礙的方法，往往表現為用異常的運動模式來代償缺失的運動功能。新方案是在FES的協同刺激下，使肌群獲得正常的發放模式完成運動控制的任務，達到糾正卒中患者異常運動控制模式的目的。該臨床實驗方案已獲得瑞金醫院倫理委員會批准。我們在7卒中患者進行了干預和對照組的載入康復訓練研究，初步結果表明，任務導向的FES輔助康復訓練能顯著的提高FES組的功能恢復。
