卒中早期上肢康复训练的疲劳感知建模及验证方法

适当强度的康复训练对卒中早期患者肢体功能恢复有重要意义。肢体感知功能的丧失导致医生和患者无法准确判断疲劳，影响康复效果，甚至加重病情。研究康复训练中瘫痪肌肉动力学特征，准确获取瘫痪肌肉的疲劳显性表征，重构瘫痪肌肉外界刺激下的疲劳感知系统，是解决问题的有效途径。为此，本课题将开展以下研究：1.通过卒中偏瘫动物和人体双侧肢体对比实验，分析健康肌肉和卒中早期瘫痪肌肉的运动生理差异，明确瘫痪肌肉的疲劳特征；2.以卒中双侧瘫痪肢体为研究对象，研究持续外界刺激下肌肉的力学和运动学关联关系，并结合肌肉等容积动力学模型和疲劳表征，建立符合康复训练实际的瘫痪肌肉非等容积疲劳感知模型；3.以卒中早期动物模型和人体为研究对象，以功能电刺激技术为手段，以疲劳感知模型为核心，研究训练强度自适应控制方法，并通过各阶段分组比较分析，验证模型的有效性。课题的研究将为实现安全和长期有效的卒中早期康复训练提供理论基础。

适当强度的康复训练对卒中早期患者肢体功能恢复有重要意义。但是由于患者已丧失了肢体感知功能，无法准确判断疲劳，影响训练效果。通过重构瘫痪肌肉外界刺激下的疲劳感知系统，帮助患者准确判断疲劳程度，并根据疲劳程度自适应调节训练强度，可以有效避免训练不足或训练过度而影响康复效果，同时还可以有效提高训练效率。关键在于可靠地建立患者肢体受迫运动下的感知模型，可靠判断肌肉的疲劳状态，以及以此为依据的训练强度自适应调节机制。为此，课题组以卒中早期患者上肢小臂和腕关节运行为对象，以功能电刺激为受迫运动的手段，开展了以下几方面的研究，并获得了相关结果：1、以健康上肢腕关节自主运动为对象，系统开展了上肢小臂肌肉疲劳状态的sEMG信号表征分析研究，建立了基于sEMG信号时频域分析的上肢小臂肌肉疲劳联合估计模型，为后续开展瘫痪肢体疲劳分析提供依据；2、同样以上肢腕关节为对象，开展了自主运动下腕关节运动参数的疲劳表征分析研究，并以上肢小臂肌肉sEMG信号的疲劳联合估计模型为参考，分析确定了不同疲劳阶段下腕关节运动参数的变化规律，建立了腕关节自主运动的疲劳分析模型；3、以健康和卒中早期患者上肢小臂为研究对象，开展了基于功能电刺激（Functional Electrical Stimulation,FES）的上肢小臂受迫运动下的疲劳感知研究，建立符合康复训练实际的瘫痪肌肉非等容积疲劳感知模型；4、以卒中早期患者上肢小臂为研究对象，以瘫痪肌肉非等容积疲劳感知模型为核心，以功能电刺激技术为手段，研究了训练强度的自适应控制技术和调节方法，并通过比较分析，验证模型的有效性；5、课题组在上述研究的基础上，正在开展基于疲劳感知模型的FES康复训练临床试验，为实现安全和长期有效的卒中早期康复训练提供理论基础。