基于上臂关节角度和肌电信号的二自由度假肢控制方法

肌电信号的采集易受到空气湿度和皮肤表面汗液等多种随机因素的干扰,使采集到的肌电信号极不稳定.为了应对此问题,市售的肌电假肢普遍采用基于开关量的控制方法,但是开关量对多自由度假肢的控制依赖于顺序动作切换,这使得假肢的实际使用过程比较繁琐.利用肢体运动学信息的假肢控制方法常见于下肢假肢,这是因为上肢的运动受抓取物体的形状和位置等因素变化,其肢体运动的规律性较差.本文提出一种利用上臂关节角度和肌电信号的控制方法,利用人体在抓握时肩关节的运动模式区分使用者对不同形状物体的抓握,并将此方法应用在二自由度假肢的控制中.通过与开关量控制的假肢在日常物品抓握实验中的对比,表明本文所提出方法在稳定性和使用效率方面都优于开关量控制的方式.

肩关节特定屈曲角度训练联合脑机接口训练对卒中后上肢运动功能障碍患者上肢运动功能及认知功能的影响

目的探讨肩关节特定屈曲角度联合脑机接口对卒中后上肢运动功能障碍患者上肢运动功能及认知功能的影响。方法选取2021年10月—2023年4月西安国际医学中心医院收治的卒中后上肢运动功能障碍患者96例,采用随机数字表法将其分为对照组和研究组,每组48例。所有患者入组后进行常规物理康复训练,此外,对照组接受脑机接口训练,研究组在对照组基础上接受肩关节特定屈曲角度训练。两组均持续干预6周。比较两组干预前后FuglMeyer运动功能评定量表上肢部分(FMA-UE)评分、运动功能评估量表(MAS)评分、肩关节前屈角度实际值与目标值(30°、60°、90°)的差值(Δ30°、Δ60°、Δ90°)、腕掌屈肌力、腕背伸肌力、皮质脊髓束运动诱发电位的潜伏期和波幅、蒙特利尔认知评估(MoCA)量表评分、简易精神状态检查(MMSE)量表评分。结果干预后,两组FMA-UE、MAS评分分别高于本组干预前,且研究组FMA-UE、MAS评分高于对照组(P<0.05)。干预后,两组Δ60°、Δ90°分别小于本组干预前,且研究组Δ60°、Δ90°小于对照组(P<0.05)。干预后,两组腕掌屈肌力、腕背伸肌力分别大于本组干预前,且研究组腕掌屈肌力、腕背伸肌力大于对照组(P<0.05)。干预后,两组皮质脊髓束运动诱发电位波幅分别高于本组干预前,且研究组皮质脊髓束运动诱发电位波幅高于对照组(P<0.05)。干预后,两组MoCA量表、MMSE量表评分分别高于本组干预前,且研究组MoCA量表、MMSE量表评分高于对照组(P<0.05)。结论肩关节特定屈曲角度训练联合脑机接口训练可以促进卒中后上肢运动功能障碍患者上肢运动功能的恢复,提升患者认知功能。

基于移动辅具结构设计的握力实验研究

目的:研究肩关节和肘关节屈曲角度对握力的影响,确定最佳施力位置,从而指导移动辅具相关结构设计。方法:采集32例志愿者在不同手臂姿势下的握力数据,选取4个肩关节屈曲角度(0°、30°、60°、90°)和4个肘关节屈曲角度(0°、30°、60°、90°)进行实验,使用CAMRY-EH101型握力计分别测试13个角度组合下的双侧握力,之后对测量结果进行统计学分析。结果:优势手握力均大于非优势手握力;肘关节屈曲角度对握力值差异有显著影响,肩关节屈曲角度对握力值差异无显著影响;握力较大的肩关节屈曲角度范围是0°—60°,肘关节屈曲角度范围是0°—30°;握力较小的角度范围是90°肘关节屈曲伴随着肩关节屈曲60°—90°。结论:在进行移动辅具结构设计时,推荐将使用者的手臂操作姿势保持在肩关节屈曲0°—60°、肘关节屈曲0°—30°范围内;同时,该实验结果也可用于指导使用者在使用移动辅具时的手臂姿势。

基于上肢活动性的灭火防护服背带的设计与评价

为提升灭火防护服整体工效性,减少消防员职业伤害,以其配件背带为研究对象,针对肩部不适、穿脱不便等问题提出3款背带优化设计方案。通过客观的三维动作捕捉实验和主观感受实验,得到11名被试者的最大肩关节活动角度、动作效率和活动灵活性及舒适性评分,综合分析并评判优劣。结果表明:加入卡扣和背心式设计的H型款式效果最佳,被试者的主客观上肢活动性均得到有效提升,且优于X型款式和Y型款式,肩关节活动角度大于其它款式,手臂屈伸和外展的单位动作时长相较于原款分别缩短12.39%和14.60%;灭火防护服背带对肩关节活动有所限制,在其中加入弹性面料可以削弱这种限制,分散肩背部压力,提高动作效率和主观舒适度,且背部双根设计相较于单根设计显示出更好的活动性和舒适性。