絕對(duì)值操作，得到肌肉群的肌電信號(hào)。
[0061] 所述的步驟S2包括以下子步驟：
[0062] S21.給定非負(fù)矩陣分解的降維數(shù)1;
[0063] S22.對(duì)多肌群肌電信號(hào)U進(jìn)行降維數(shù)為1的非負(fù)矩陣分解，得到η行1列的肌群協(xié)同 模式矩陣W和1行m列的特征時(shí)間序列向量Η。
[0064] 關(guān)于非負(fù)矩陣分解算法，在給定待分解矩陣和降維數(shù)后，大致包括初始值設(shè)定步 驟、迭代計(jì)算步驟和迭代次數(shù)判斷等步驟，在本領(lǐng)域中是非常成熟的算法，就不再進(jìn)行敘 述。
[0065] 在本申請(qǐng)中只需要采用現(xiàn)有的非負(fù)矩陣分解算法，給定降維數(shù)和待分解矩陣即可 進(jìn)行運(yùn)算。
[0066] 所述的步驟S4包括以下子步驟：
[0067] S41.根據(jù)關(guān)節(jié)不同的運(yùn)動(dòng)方向，設(shè)定兩個(gè)與關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)方向?qū)?yīng)的基脈脈沖，；
[0068] S42.分別將每一個(gè)基脈脈沖分別與矩陣礦進(jìn)行配比，得到兩個(gè)不同的配比參數(shù)矩 陣。
[0069]所述的步驟S42中基脈脈沖與矩陣，進(jìn)行配比的步驟包括:將基脈脈沖與矩陣礦 中的每一個(gè)元素相乘，得到多通道配比參數(shù)矩陣Μ;
[0070] 其中，多通道配比參數(shù)矩陣Μ的每一行對(duì)應(yīng)于一個(gè)電刺激通道的參數(shù);基脈脈沖為 常量(也可以是隨著時(shí)間變化的變量，但在確定時(shí)間點(diǎn)基脈脈沖的值是定值）。
[0071] 需要注意的是，基脈脈沖是與時(shí)間相關(guān)的脈沖，如果是一個(gè)常量，這個(gè)常量代表著 脈沖值，只需要將，中的每一個(gè)元素與該脈沖值相乘即可得到多通道配比參數(shù)矩陣Μ。
[0072] 如果基脈脈沖是隨著時(shí)間變化的變量，則需要考慮矩陣，中的元素的列數(shù)(也就 是時(shí)間序列數(shù)），在與基脈脈沖相乘時(shí)，是與基脈脈沖中對(duì)應(yīng)時(shí)間序列的脈沖值相乘。
[0073] 由于矩陣，是多肌群肌電信號(hào)U經(jīng)過(guò)非負(fù)矩陣分解和歸一化得到的，而在非負(fù)矩 陣分解和歸一化的過(guò)程中，其行數(shù)η是沒(méi)有變化的，每一行依然代表著一個(gè)肌電信號(hào)通道的 對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù);多通道配比參數(shù)矩陣Μ由礦中的每一個(gè)元素與基脈脈沖相乘得到；因此多通道 配比參數(shù)矩陣Μ的每一行代表著肌電信號(hào)通道對(duì)應(yīng)的電刺激通道參數(shù)。
[0074]也可以將矩陣r中的每一行看作一個(gè)整體，代表肌電信號(hào)經(jīng)過(guò)非負(fù)矩陣分解和歸 一化后得到的向量，將矩陣礦中所有元素與基脈脈沖(按照對(duì)應(yīng)的時(shí)間序列）相乘，實(shí)質(zhì)上 就是由矩陣，中的每一行與基脈脈沖相乘(按照對(duì)應(yīng)的時(shí)間序列相乘)來(lái)得到矩陣M，從這 里來(lái)看，多通道配比參數(shù)矩陣Μ的每一行也是對(duì)應(yīng)于一個(gè)電刺激通道的參數(shù)。
[0075] 所述的步驟S5包括以下子步驟：
[0076] S51.為每一個(gè)配比參數(shù)矩陣，生成一個(gè)對(duì)應(yīng)的電刺激模式，并設(shè)定電刺激模式切 換開(kāi)關(guān)；
[0077] S52.根據(jù)關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)方向，切換到不同的電刺激模式，對(duì)主動(dòng)肌群和拮抗肌群進(jìn) 行電刺激。
[0078] 如圖2所示，一種肌肉協(xié)同模式下的多通道功能性電刺激系統(tǒng)，包括肌電信號(hào)采集 模塊、肌電信號(hào)預(yù)處理模塊、肌電信號(hào)特征分解模塊、多通道電刺激參數(shù)比配模塊和功能性 電刺激模塊；
[0079] 所述的肌電信號(hào)采集模塊用于對(duì)關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)范圍內(nèi)所有肌肉群的肌電信號(hào)進(jìn)行采 集；
[0080] 所述的肌電信號(hào)預(yù)處理模塊用于對(duì)采集到的信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理，得到多肌群肌電信 號(hào)；
[0081] 所述的多通道肌電信號(hào)特征分解模塊用于對(duì)多肌群肌電信號(hào)進(jìn)行非負(fù)矩陣分解， 得到肌群協(xié)同模式矩陣和特征時(shí)間序列向量，并對(duì)肌群協(xié)同模式矩陣求歸一化解。
[0082] 所述的多通道電刺激參數(shù)比配模塊用于根據(jù)肌群協(xié)同模式的歸一化解，進(jìn)行多通 道電刺激配比；
[0083] 所述的功能性電刺激模塊用于根據(jù)多通道電刺激參數(shù)比配模塊的配比結(jié)果進(jìn)行 電刺激。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種肌肉協(xié)同模式下的多通道功能性電刺激方法，其特征在于，包括以下步驟：51. 對(duì)關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)范圍內(nèi)所有肌肉群的肌電信號(hào)進(jìn)行采集和預(yù)處理，得到多肌群肌電信 號(hào)U;52. 對(duì)多肌群肌電信號(hào)U進(jìn)行非負(fù)矩陣分解，得到肌群協(xié)同模式矩陣W和特征時(shí)間序列 向量H;53. 將肌群協(xié)同模式矩陣W中的每一個(gè)元素除以該元素所在列的元素之和，得到歸一化 解，；54. 進(jìn)行多通道電刺激參數(shù)配比；55. 根據(jù)多通道電刺激參數(shù)配比結(jié)果進(jìn)行電刺激。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種肌肉協(xié)同模式下的多通道功能性電刺激方法，其特征在 于:所述的步驟S1包括以下子步驟：511. 依次對(duì)關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)范圍內(nèi)每個(gè)肌肉群進(jìn)行相同時(shí)間的肌電信號(hào)采集，并對(duì)采集到的 肌電信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理；512. 將每個(gè)肌肉群的肌電信號(hào)作矩陣中的一行，所有得到的肌肉群肌電信號(hào)在同一個(gè) 矩陣中進(jìn)行表示，得到η行m列的多肌群肌電信號(hào)U，n代表肌電信號(hào)通道數(shù)，在數(shù)值上等于關(guān) 節(jié)運(yùn)動(dòng)范圍內(nèi)的肌肉群個(gè)數(shù)，m表示時(shí)間序列數(shù)。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種肌肉協(xié)同模式下的多通道功能性電刺激方法，其特征在 于：步驟S11中對(duì)每個(gè)肌肉群的肌電信號(hào)進(jìn)行采集和預(yù)處理的步驟相同，均包括以下子步 驟： 5111. 使肌肉群處于靜息狀態(tài)，并在肌肉群中選擇S個(gè)采集點(diǎn)進(jìn)行毛肌電信號(hào)采集并求 出靜息狀態(tài)下毛肌電信號(hào)的平均值L 5112. 采集肌肉群在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的毛肌電信號(hào)X; 5113. 對(duì)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的毛肌電信號(hào)X進(jìn)行去直流分量處理，得到信號(hào)λ·' : = 5114. 使用帶通濾波器對(duì)去信號(hào)Y進(jìn)行濾波，得到信號(hào)x〃； 5115. 對(duì)信號(hào)X"進(jìn)行取絕對(duì)值操作，得到肌肉群的肌電信號(hào)。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種肌肉協(xié)同模式下的多通道功能性電刺激方法，其特征在 于:所述的步驟S2包括以下子步驟：521. 給定非負(fù)矩陣分解的降維數(shù)1;522. 對(duì)多肌群肌電信號(hào)U進(jìn)行降維數(shù)為1的非負(fù)矩陣分解，得到η行1列的肌群協(xié)同模式 矩陣W和1行m列的特征時(shí)間序列向量Η。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種肌肉協(xié)同模式下的多通道功能性電刺激方法，其特征在 于:所述的步驟S4包括以下子步驟：541. 根據(jù)關(guān)節(jié)不同的運(yùn)動(dòng)方向，設(shè)定兩個(gè)與關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)方向?qū)?yīng)的基脈脈沖；542. 分別將每一個(gè)基脈脈沖分別與矩陣礦進(jìn)行配比，得到兩個(gè)不同的配比參數(shù)矩陣。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種肌肉協(xié)同模式下的多通道功能性電刺激方法，其特征在 于:所述的步驟S42中基脈脈沖與矩陣礦進(jìn)行配比的步驟包括:將基脈脈沖與矩陣，中的每 一個(gè)元素相乘，得到多通道配比參數(shù)矩陣M;其中，多通道配比參數(shù)矩陣Μ的每一行對(duì)應(yīng)于一 個(gè)電刺激通道的參數(shù);基脈脈沖為常量。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種肌肉協(xié)同模式下的多通道功能性電刺激方法，其特征在 于:所述的步驟S5包括以下子步驟：551. 為每一個(gè)配比參數(shù)矩陣，生成一個(gè)對(duì)應(yīng)的電刺激模式，并設(shè)定電刺激模式切換開(kāi) 關(guān)；552. 根據(jù)關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)方向，切換到不同的電刺激模式，對(duì)主動(dòng)肌群和拮抗肌群進(jìn)行電 刺激。8. -種肌肉協(xié)同模式下的多通道功能性電刺激系統(tǒng)，其特征在于:包括肌電信號(hào)采集 模塊、肌電信號(hào)預(yù)處理模塊、肌電信號(hào)特征分解模塊、多通道電刺激參數(shù)比配模塊和功能性 電刺激模塊； 所述的肌電信號(hào)采集模塊用于對(duì)關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)范圍內(nèi)所有肌肉群的肌電信號(hào)進(jìn)行采集； 所述的肌電信號(hào)預(yù)處理模塊用于對(duì)采集到的信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理，得到多肌群肌電信號(hào)； 所述的多通道肌電信號(hào)特征分解模塊用于對(duì)多肌群肌電信號(hào)進(jìn)行非負(fù)矩陣分解，得到 肌群協(xié)同模式矩陣和特征時(shí)間序列向量，并對(duì)肌群協(xié)同模式矩陣求歸一化解。 所述的多通道電刺激參數(shù)比配模塊用于根據(jù)肌群協(xié)同模式的歸一化解，進(jìn)行多通道電 刺激配比； 所述的功能性電刺激模塊用于根據(jù)多通道電刺激參數(shù)比配模塊的配比結(jié)果進(jìn)行電刺 激。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種肌肉協(xié)同模式下的多通道功能性電刺激方法與系統(tǒng),包括以下步驟：S1.對(duì)關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)范圍內(nèi)所有肌肉群的肌電信號(hào)進(jìn)行采集和預(yù)處理，得到多肌群肌電信號(hào)；S2.對(duì)多肌群肌電信號(hào)進(jìn)行非負(fù)矩陣分解，得到肌群協(xié)同模式矩陣和特征時(shí)間序列向量；S3.將肌群協(xié)同模式矩陣中的每一個(gè)元素除以該元素所在列的元素之和，得到歸一化解；S4.進(jìn)行多通道電刺激參數(shù)配比；S5.根據(jù)多通道電刺激參數(shù)配比結(jié)果進(jìn)行電刺激。本發(fā)明提供了一種肌肉協(xié)同模式下的多通道功能性電刺激方法與系統(tǒng)，改進(jìn)目前多功能電刺激系統(tǒng)的缺少利用人體肌肉群自然協(xié)同模式的刺激方式，減少全局肌肉疲勞度。
【IPC分類】A61N1/36
【公開(kāi)號(hào)】CN105457164
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610006267
【發(fā)明人】李展, 程洪, 殷紫光
【申請(qǐng)人】電子科技大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年4月6日
【申請(qǐng)日】2016年1月6日