技术摘要：
一种基于脑机接口的新型脑卒中下肢主动康复系统，包括分别与上位机相连的脑电信号采集部分、神经肌肉电刺激支架和界面显示，界面显示提示被试者进行腿部运动想象，脑电信号采集部分采集被试者的同步脑电信号，并通过无线传输将数据传输到上位机，上位机一方面通过界面  全部
背景技术：
脑卒中是一种急性脑血管疾病，是由于脑部血管突然破裂或因血管阻塞导致血液 不能流入大脑而引起脑组织损伤的一组疾病。调查显示，城乡合计脑卒中已成为我国第一 位死亡原因，也是中国成年人残疾的首要原因，脑卒中具有发病率高、死亡率高和致残率高 的特点。脑卒中可以引发多种脑功能障碍，尤其是患者的肢体运动功能的受损甚至丧失，极 大地影响患者的日常生活能力。康复机器人与传统的医疗康复具有无可比拟的优势。在康 复机器人训练过程中，不仅能够体现训练参数和指标，产生足够客观的康复评价指标，有利 于后续更加深入的研究；而且使用康复机器人进行康复治疗能减少人力成本的投入，减轻 患者对家庭和社会带来的负担。 然而，国内外现有的下肢康复系统仍然存在很多缺点和不足。其中，最主要的方面 是现有的康复系统多为被动训练，缺乏主动康复训练。康复机械装置是穿戴式，相当于是机 械装置绑着患者的肢体进行康复运动，患者的参与感不强，训练效率很低，无法激发患者运 动的兴趣。 运动想象指大脑想象肢体运动而不执行实际肢体动作。其心理或思维认知过程与 真实执行动作时所激活的脑区有着高度的重叠性，所激活脑区的神经元活动与执行真实动 作时所产生的信息特征有着高度的相关性。因此，通过基于运动想象的脑机接口技术与康 复训练融合的方式可实现主动康复训练，以改善患者的运动功能。运动想象疗法已成为卒 中患者运动康复治疗方法的重要新进展之一，是一种很有前途的康复治疗方法。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是，提供一种能够辅助患者进行肢体运动，以大幅度 提高临床脑卒中肢体康复的效果和效率的基于脑机接口的新型脑卒中下肢主动康复系统 及应用。 本发明所采用的技术方案是：一种基于脑机接口的新型脑卒中下肢主动康复系 统，包括上位机，还设置有分别与所述上位机相连的脑电信号采集部分、神经肌肉电刺激支 架和界面显示，其中，所述界面显示提示被试者进行腿部运动想象，所述脑电信号采集部分 采集被试者的同步脑电信号，并通过无线传输将数据传输到所述上位机，所述上位机根据 被试者的同步脑电信号控制所述神经肌肉电刺激支架辅助被试者进行肢体运动，并将神经 肌肉电刺激支架反馈的腿部运动状态通过界面显示进行显示。 所述的脑电信号采集部分是由脑电极帽和脑电信号采集设备构成，所述的脑电信 号采集设备包括有用于提供电源的电源模块、生物电信号采集模块、第一无线通信模块和 第一ARM微处理器，其中，所述生物电信号采集模块通过脑电帽转接线与脑电极帽连接，用 4 CN 111544882 A 说　明　书 2/5 页 于采集被试者的同步脑电信号，送入第一ARM微处理器，所述第一ARM微处理器用于对生物 电信号采集模块和第一无线通信模块进行初始化和控制，并将所接收到的被试者的同步脑 电信号通过第一无线通信模块发送给上位机。 所述的上位机，包括有依次串接的用于接收所述脑电信号采集部分所发送的脑电 信号的数据接收模块，用于进行二进制到十进制的转换和多通道数据切分的数据转换模 块，用于对脑电信号进行滤波预处理、特征提取和模式识别的信号解码模块，以及用于发送 指令控制神经肌肉电刺激支架辅助被试者进行肢体运动的指令发送模块，所述的上位机还 设置有机械装置数据交互模块，用于对神经肌肉电刺激支架进行初始参数的设置，以及接 收神经肌肉电刺激支架反馈回的腿部运动状态信息，并送入界面显示进行显示。 所述信号解码模块进行特征提取采用共空间模式或时频分解。 所述信号解码模块进行模式识别采用线性判别分析或支持向量机。 所述的神经肌肉电刺激支架包括有：座椅主体，所述的上位机通过上位机支架设 置在座椅主体上，所述座椅主体上在用于支撑被试者的坐位的前端两侧对应被试者的两条 腿分别铰接设置有用于辅助被试者进行肢体运动以及对被试者的腿部进行神经肌肉电刺 激的机械腿，所述坐位的下面设置有分别与所述的上位机和机械腿通过导线相连的控制电 路，所述的控制电路根据接收到的上位机控制指令控制驱动所述机械腿的动作，同时将被 试者腿部运动状态反馈给上位机。 所述的机械腿包括有用于支撑被试者大腿的机械腿上支撑板、用于支撑被试者小 腿的机械腿下支撑板，连接在所述机械腿上支撑板和机械腿下支撑板之间用于带动被试者 腿部弯曲、同时反馈腿部运动状态的伺服电机，所述机械腿上支撑板和机械腿下支撑板上 分别设置有用于固定大腿或小腿的固定绑带，所述的机械腿上支撑板和机械腿下支撑板以 及所连接的固定绑带上分别设置有用于对被试者的大腿和小腿的神经肌肉进行电刺激的 电刺激触点，所述电刺激触点通过导线与控制电路相连。 所述的控制电路包括有：第二ARM微处理器，分别与所述第二ARM微处理器相连的 第二无线通信模块和电刺激信号发生模块，所述的第二ARM微处理器还连接机械腿中的伺 服电机，所述电刺激信号发生模块分别连接设置在机械腿上支撑板和机械腿下支撑板以及 所述的固定绑带上的电刺激触点，其中，所述的第二ARM微处理器通过所述的第二无线通信 模块接收所述上位机的控制信号分别控制所述伺服电机带动腿部弯曲和控制电刺激信号 发生模块驱动所述的电刺激触点产生电刺激脉冲，同时，所述的第二ARM微处理器还通过所 述的第二无线通信模块将腿部弯曲状态反馈到上位机。 所述被试者腿部的弯曲角度为0～100度。 一种基于脑机接口的新型脑卒中下肢主动康复系统的应用，包括如下步骤： 1)被试者将需要康复训练的肢体通过固定绑带固定在神经肌肉电刺激支架的机 械腿上支撑板和机械腿下支撑板上，同时佩戴好脑电极帽； 2)打开上位机，提示界面显示在显示屏上，并将显示屏放置于被试者正前方舒适 的位置上； 3)设置神经肌肉电刺激支架的参数，其中包括电刺激脉冲的频率、脉宽、强度和作 用时间，并选择辅助运动或阻碍运动及强度；等待神经肌肉电刺激支架初始化过程完成； 4)康复系统进入康复训练过程，被试者根据系统的语音和视觉提示进行相应肢体 5 CN 111544882 A 说　明　书 3/5 页 动作的想象，系统采集并解码被试者的运动意图，进而驱动神经肌肉电刺激支架辅助被试 者运动，同时腿部运动状态会反馈到上位机，并通过界面显示进行显示。 本发明的一种基于脑机接口的新型脑卒中下肢主动康复系统及应用，基于运动想 象范式，将脑机接口与脑卒中康复系统融合，构建一整套脑卒中下肢主动康复系统，通过对 患者运动想象脑电信号的采集以及解码患者的运动意图，控制神经肌肉电刺激支架，辅助 患者进行肢体运动，以实现脑卒中患者的主动康复训练，增强了患者的参与度，提高了康复 训练的准确度和效率，从而大幅度提高临床脑卒中肢体康复的效果和效率。 附图说明 图1是本发明一种基于脑机接口的新型脑卒中下肢主动康复系统的构成框图； 图2是本发明中脑电信号采集设备的构成框图； 图3是本发明中脑电极示意图； 图4是本发明中上位机控制模块的框图； 图5是本发明中神经肌肉电刺激支架的结构示意图； 图6是本发明中机械腿的结构示意图； 图7是本发明神经肌肉电刺激支架中控制电路的构成框图。 图中 1：上位机                            1.1：数据接收模块 1.2：数据转换模块                    1.3：信号解码模块 1.4：指令发送模块                    1.5：机械装置数据交互模块 2：脑电信号采集部分                  2.1：脑电极帽 2.2：脑电信号采集设备                2.2.1：电源模块 2.2.2：生物电信号采集模块            2.2.3：无线通信模块 2.2.4：第一ARM微处理器               3：神经肌肉电刺激支架 3.1：座椅主体                        3.2：上位机支架 3.3：坐位                            3.4：坐位机械腿 3.4.1：机械腿上支撑板                3.4.2：机械腿下支撑板 3.4.3：固定绑带                      3.4.4：电刺激触点 3.4.5：伺服电机                      3.5：第二ARM微处理器 3.6：第二无线通信模块                3.7：电刺激信号发生模块 4：界面显示