文档介绍：河北工业大学
硕士学位论文
基于虚拟现实的截肢上肢康复系统
姓名:李鸿基
申请学位级别:硕士
专业:控制科学与工程
指导教师:张满囤
2011-01
河北工业大学硕士学位论文

基于虚拟现实的截肢上肢康复系统

摘要

由于疾病或者意外事故造成患者上肢严重受伤以至进行截肢手术,对于上肢截肢的患
者无论心理,身形都产生了巨大影响。安装肌电假手虽然可以弥补部分甚至大部分的日常
功能,提高其自理能力和生活质量。但为了达到运用表面肌电信号灵活控制假肢,在肌电
假手安装之前,患者对残肢近点信号进行长期训练尤为重要,目的在于强化大脑对特定部
位表面肌电信号强度、时间的控制,以准确驱动肌电假手。
康复医学工作者在帮助患者恢复功能方面做了很多工作,但由于客观条件的限制,目
前上肢截肢患者康复训练采用简单的重复训练,存在诸多不足之处。主要有:训练部位随
意、训练效果不直观、训练过程缺乏趣味性。
本文设计一种上肢截肢表面肌电信号为控制源的基于虚拟现实的上肢运动康复训练
系统,为患者提供有效的训练。系统实时提取表面肌电信号 AR 模型系数作为特征向量,
采用 BP 神经网络作为分类器对手部动作进行识别。驱动真实感三维手部及上肢模型,实
现在虚拟现实环境中手指开合、旋腕、屈腕、屈肘等动作。开发了交互式康复游戏,把运
动治疗、心理治疗、功能评测有机地结合起来,将心理治疗始终贯穿康复治疗的过程中。
通过使用虚拟现实技术,可以极大减轻医疗人员的工作量,给患者创造出更为有利的康复
环境,不断给患者以正确的心理暗示和鼓励,将运动疗法和心理治疗有机地结合在一起,
极大的提高训练效果,缩短了康复周期。

本课题为国家科技支撑计划(课题号:2009BAI71B07)。

关键词:表面肌电信号,AR 模型,BP 神经网络,上肢三维模型,康复游戏
i
基于虚拟现实截肢上肢康复系统

AMPUTATION UPPER REHABILITATION SYSTEM BASED ON
VIRTUAL REALITY

ABSTRACT

Because of illness or accident causing serious injury so that patients have to take upper limb
amputation. Unfortunately,patients must have an tremendous effect on psychological . Although,
patients can install the EMG prosthetic hand to recover some daily function and improve
self-care ability of life, in order to achieve flexible control of EMG prosthesis, it is particularly
important with long-term training aiming for strengthening specific parts of the brain on the
EMG signal before the installation of EMG prosthesis, which help patients to accurately control
myoelectric prosthetic hand.
Rehabilitation doctor have done a lot of works to help patients recovery, But due to
objective conditions, currently there are many ings at the training that for rehabilitation
of patients with upper limb amputation. For instance: the training position is free, the training
effect is not intuitive, and interesting training methods are lacked.
In this paper a real-time electromyogram (EMG) pattern recognition based on virtual reality
system for t