神经信息控制假肢论文_李向新

导读:本文包含了神经信息控制假肢论文开题报告文献综述、选题提纲参考文献及外文文献翻译，主要关键词:假肢,神经,周围神经,电极,信息,信息源,组织学。

神经信息控制假肢论文文献综述

李向新^[1]（2017）在《基于多源神经信息解码的多功能假肢控制性能增强及优化方法》一文中研究指出残疾人是世界上最大的少数群体,为肢体残疾患者提供灵活可靠的智能假肢,是帮助他们恢复肢体功能的主要途径,不仅能够提高广大截肢者的生活品质和就业机会,也可以大大降低国家、社会及家庭为他们所付出的服务成本。但是,现有的商业化肌电假肢主要是依靠一对残留的屈、伸肌实现一个自由度的动作控制。对于残留肌肉过少的高度截肢者,则需要通过开关切换的方法实现假肢的多自由度控制。但是这种控制方法操控缓慢,动作笨拙,是一种非直觉的控制方法。近些年来,国际学者提出了基于模式识别的肌电假肢控制方法。该方法利用模式识别技术解码使用者动作过程中产生的肌电信号,得到截肢者想要做的肢体动作类型,并根据识别的动作类型操控假肢完成相应的动作。由于该方法能够帮助截肢患者实现假肢的直觉控制,成为了康复工程领域近几十年来的研究前沿和热点。但是目前为止,具有直觉操控的多自由度肌电假肢仍然没有实现临床应用。其主要原因在于:残留肌肉过少,不能为肌电假肢提供足够的控制信号;分类器的性能容易受到电极大小、电极位置、力度大小等因素的影响,导致其稳定性不能满足临床应用的要求。因此,本文针对现有的模式识别肌电假肢控制方法的不足,开展了基于多源神经信息编解码的多功能假肢性能增强方法研究。首先,针对重度截肢患者残留肌肉过少,导致信号源不足的问题,本文提出了基于脑肌电融合的运动识别方法,使分类器的平均运动识别准确率提高了7%以上;并利用通道优化算法,对脑肌电信号采集通道进行组合优化分析,明确了最佳的脑、肌电信号采集位置,为脑肌电融合的运动识别方法的临床应用提供了指导意义。其次,针对传统的肌电模式识别方法容易受到外部干扰信号影响的问题,本文提出了基于特征滤波的模式识别优化方法。设计了不同的特征滤波器,并分析了滤波阶数和滤波器类型对分类器动作识别结果的影响,找到最佳的滤波参数。与传统识别方法相比,基于特征滤波的模式识别优化方法对正常受试者和截肢患者的动作识别准确率分别提高4.7%和4.0%,证明了该方法的有效性。进一步地,本文还探索了力度变化对假肢控制性能的影响,并针对不同的应用环境,提出了基于共空间模式的上肢运动识别方法和基于平均绝对幅值的并行分类器选择策略,有效降低了力度变化对动作识别的影响。最后,针对假肢使用中容易受到非训练动作干扰的问题,本文详细研究了单自由度和多自由度的非训练动作对假肢控制性能的影响,并提出了基于扩大样本集的训练策略。该方法对非训练动作的拒绝率达到80%以上,有效地降低了非训练动作的干扰,提高了假肢控制的稳定性。综上所述,针对目前商业化的假肢手不能满足使用者直觉控制的需求,而现有的基于模式识别的肌电假肢容易受到信号源不足、力度变化等各种主客观因素的影响,稳定性和可靠性不能满足临床应用的要求,本文以应用于康复领域的假肢手为研究载体,以肢体健全者和前臂截肢者为研究对象,开展基于多源神经信息编解码的多功能假肢性能增强方法研究。本文的研究成果将有助于研究和开发先进的假肢控制系统,改善和提高肌电假肢的控制性能,促进多功能、主体直觉操控的假肢系统的实际应用。(本文来源于《中国科学院大学(中国科学院深圳先进技术研究院)》期刊2017-04-01）

贾晓枫,陈统一,陈中伟,张键,张晓文^[2]（2004）在《中国首例人体残肢神经信息控制电子假肢实验研究快报》一文中研究指出目的　我们首次采集 1例志愿者残肢的神经电信号以研究利用神经信息控制假肢模拟装置的可能性及可行性。方法　将自制神经束内电极分别直接插入患者残肢上臂桡、尺及正中神经的神经束内 ,电极远端连接 7自由度神经信息控制假肢模拟装置 ,以神经束外电极作参考电极。患者经过相关训练后 ,嘱其在清醒状态下用脑意识控制患侧作假想的指伸、屈动作 ,并观察模拟假肢装置的反应。结果　当患者用脑意识控制患侧作各种假想动作时 ,我们发现从桡神经导出的神经信息能够成功地触发假肢模拟装置作伸指动作 ,但无法实现闭合。从其它神经导出的信息均未能有效驱动假肢装置发生动作。从同一神经内的两个神经束内电极引出的神经信息亦未能有效驱动假肢装置发生动作。结论　神经束内电极可为神经信息控制假肢模拟装置提供残肢神经信息 ,但还需更深入地研究(本文来源于《中华物理医学与康复杂志》期刊2004年01期）

贾晓枫^[3]（2003）在《周围神经的信息检测及神经信息控制假肢的应用基础研究》一文中研究指出目　的1、探讨神经束内电极不同埋入方式长期留置后家兔坐骨神经电生理表现的规律以及改良形状和埋入方式对神经束内电极的存留和神经电信号的影响。2、探索神经束内电极留置后家兔坐骨神经组织学变化及与电生理表现的相关性。3、在残肢志愿受试者上臂尺、桡、正中神经植入神经束内电极，研究叁大主要神经的神经信息和神经信息控制假肢的可行性。方　法18只家兔随机分成两组，实验组14只分组进行不同时期实验，每只家兔双侧后肢同体对照分成两组，一侧埋入直型神经束内电极（直型组，Z组），另一侧埋入改良神经束内电极（改良组，T组）。其余4只作为病理研究的对照组。以外部绝缘的直径60μm95%铂5%铱合金丝制成直型神经束内电极及头端弹簧状的改良神经束内电极。用显微外科操作技术将直型或改良神经束内电极分别插入家兔两侧坐骨神经一神经束中作为记录电极。用显微缝线将神经束内电极固定至神经外膜。以神经束外一直电极作参考电极，远端连接肌电图仪，分别在植入点近端（顺向神经干传导，A组）和远端（逆向神经干传导，B组）的神经束中插入同心针电极刺激，记录神经束电信号。在家兔第一趾脱毛后置2个环状表面电极刺激，观察记录感觉神经动作电位（C组）。再以神经束内电极作刺激电极，同心针电极刺入该侧腓肠肌处，记录观察电信号。术后即时及间隔不同的时间段检测坐骨神经电信号，记录潜伏期、波幅和神经传导速度。同体对照比较改良组和直型组之间在神经束内电极不同留置时限A、B、C各组电信号以及神经束内电极的有效存留个体数和有效存留时间的差异。比较在电极不同留置时限随时间延长A、B、C各组电信号的改变。<WP=5>电信号检测结束后，采用HE染色和氨银染色法光镜下观察电极埋入点及其近端、远端坐骨神经的显微结构、透射电镜观察其超微结构并以IMS图像分析系统定量测定有髓神经轴索直径的改变，探索与电生理表现之间的相关性。动物实验证实长期植入自制神经束内电极具有良好的组织相容性以及稳定的传导和记录神经信号的特性后，应用神经束内电极直接插入志愿受试者残肢上臂叁大神经一神经束中作为记录电极采集神经信号。以神经外电极作参考电极，远端连接肌电图仪，记录受试者在清醒状态下用脑意识控制幻想已失去手的各种动作时中枢神经发出运动指令的神经信息，并在幻想指伸和指屈动作时实时用电极引出信息控制7自由度神经信息控制假肢模拟装置，观察假肢的动作。将记录到的幻想手不同动作时叁大神经内的信息进行识别及分析，探讨应用神经信息作为假肢控制信息源的可能性。结　果1、①动物实验表明：神经束内电极作为记录电极可稳定地记录到周围神经的电信号。A组电信号波型具有典型的运动神经动作电位特征，B组波型具有感觉神经动作电位特征，C组波型具典型的感觉神经动作电位特征。以神经束内电极作刺激电极可见该侧腓肠肌处肌肉出现收缩，同心针电极可以记录到肌电信号。②改良组和直型组之间不同时期坐骨神经电信号特征基本一致，潜伏期、波幅和传导速度的差异均无显着性（P均>0.05）；而神经束内电极的有效存留个体数（P<0.05）和有效存留时间（P <0.01）的差别均有统计学意义。③不同时期A、B组电信号波型大体稳定，潜伏期和传导速度的差别没有统计学意义（P均>0.05），波幅的差别在Ａ组即时电信号组和1月后电信号组之间（P<0.05），以及6－9月电信号组和即时电信号组（P<0.01）、1月后电信号组（P<0.01）、2月后电信号组（P<0.01）、3－6月电信号组（P<0.05）之间均有统计学意义。B组波幅的差别在即时电信号组和6－9月电信号组之间，以及3－6月电信号组和6－9月电信号之间均有统计学意义（P均<0.05）。2、组织学、超微结构研究显示：①家兔坐骨神经标本在神经束内电极埋入处未见明显急慢性炎症反应。在电极植入处周围可见薄层同心圆排列的胶原、成纤维细胞，未见巨噬细胞，少数标本可找到个别淋巴细胞。②在电极的埋入点实验组有髓轴索的直径较正常对照组相应位置略细，平均减少10.8%（P<0.01），在埋入点近端和远端数值基本正常（P均>0.05）。在电极埋入点，电极留置时间1-2月组、3-6月组、6-9月组和对照组4组两两之间，轴索直径的差异均有显着的统计学意义（P<0.01）。3、受试者用脑意识控制幻想已失去手的各种动作时，可用神经束内电极稳定地<WP=6>记录到叁大神经的电信号。将桡神经的神经束内电极和参考电极直接与7自由度神经信息控制假肢模拟装置相连，能够成功触发假肢指伸动作，但无法实现闭合。对嘱受试者幻想已失去手的各种动作时所记录到的32组神经信息所进行的时域分析表明桡神经的信息发放强度要大于尺神经和正中神经的信息发放强度。频域分析也证实了这点。此外，它还显示①同一神经内不同纤维的神经信息频谱形状一致，发放模式相同；②执行同一动作时，同一功能神经纤维束发放的频谱具有一定的稳定性；③作用力增大时，神经信息的低频成分减少，高频成分增加；④不同神经控制肢体运动时，“各主其职、协调合作”；⑤不同神经在同时协调同一动作时，频谱不同。结　论1、建立了家兔周围神经电信号检测的(本文来源于《复旦大学》期刊2003-05-04）

神经信息控制假肢论文开题报告

（1）论文研究背景及目的

此处内容要求：

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例：

目的　我们首次采集 1例志愿者残肢的神经电信号以研究利用神经信息控制假肢模拟装置的可能性及可行性。方法　将自制神经束内电极分别直接插入患者残肢上臂桡、尺及正中神经的神经束内 ,电极远端连接 7自由度神经信息控制假肢模拟装置 ,以神经束外电极作参考电极。患者经过相关训练后 ,嘱其在清醒状态下用脑意识控制患侧作假想的指伸、屈动作 ,并观察模拟假肢装置的反应。结果　当患者用脑意识控制患侧作各种假想动作时 ,我们发现从桡神经导出的神经信息能够成功地触发假肢模拟装置作伸指动作 ,但无法实现闭合。从其它神经导出的信息均未能有效驱动假肢装置发生动作。从同一神经内的两个神经束内电极引出的神经信息亦未能有效驱动假肢装置发生动作。结论　神经束内电极可为神经信息控制假肢模拟装置提供残肢神经信息 ,但还需更深入地研究

（2）本文研究方法

调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。