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康復訓練中基于sEMG的軀干補償檢測
1華南理工大學機械與汽車工程學院，中國廣州
2中國廣州華南理工大學吳智能工程學院
3廣州中山大學附屬第三醫院康復醫學科
腦卒中患者在上肢康復訓練中經常使用軀干來補償上肢運動功能受損，這導致康復訓練效果降低。檢測軀干補償可以提高康復訓練的效果。本研究探討了基于表面肌電圖的軀干補償檢測（sEMG-bTCD）方法的可行性。招募了5名具有認知和理解能力的健康受試者和9名中風受試者參與實驗。在三項無補償和三種常見軀干補償[前傾（LF）、軀干旋轉（TR）和肩部抬高（SE）]的康復訓練任務（前后伸、左右伸和上下伸）中，收集了來自九塊淺表軀干肌肉的sEMG信號。進行濾波、主動段檢測等預處理，并從收集的sEMG信號中提取五個時域特征（均方根、方差、平均絕對值（MAV）、波形長度和四階自回歸模型系數）。使用支持向量機（SVM）分類器在健康參與者中獲得了優異的TCD性能（LF：準確度=94.0%，AUC=0.97，F1=0.94；TR：準確度95.8%，AUC=0.099，F1=0.96；SE：準確度=100.0%，AUC=1.00，F1=1.00），還獲得了中風參與者的TCD表現（LF：準確度=74.8%，AUC=0.90，F1=0.73；TR：準確度=67.1%，AUC0.85，F1=0.71；SE：準確度=91.3%，AUC0.98，F1=0.90）。與基于相機或慣性傳感器的方法相比，健康和中風參與者都獲得了更好的檢測性能。結果證明了sEMG-bTCD方法的可行性，有助于提示腦卒中患者糾正錯誤姿勢，從而提高康復訓練的有效性。
介紹
中風是世界上致殘的主要原因之一（Burton et al.，2018），約80%的中風患者伴有上肢運動功能障礙（如肌肉無力、姿勢控制異常和肢體協調運動異常）。上肢運動功能障礙嚴重影響中風患者的日常生活和工作（Hatem et al.，2016）。許多臨床實踐表明，康復訓練能有效促進上肢運動功能障礙的恢復（Zhang et al.，2015）。然而，在康復訓練期間，患者通常通過恢復完整的軀干肌肉和關節來補償受損的上肢（Cirstea和Levin，2000）。這種補償運動被稱為軀干補償。根據軀干的不同運動特征，常見的軀干補償有三種：前傾（LF）、軀干旋轉（TR）和肩部抬高（SE）（Dolatabadi et al.，2017）。無論補償類型如何，軀干補償都會降低康復訓練的效果，阻礙上肢運動功能障礙的恢復（Levin等人，2009）。
為了提高康復訓練的有效性，應采取措施檢測軀干補償。在早期研究中，身體約束（Michaelsen和Levin，2004；Pain等人，2015；Greisberger等人，2016）使用帶子或特殊線束應用于中風患者的軀干，將患者的軀干約束在椅子上，而不進行補償。軀干補償的這些限制可以改善患者的手臂功能（Wee等人，2014）。然而，患者的康復訓練是重復和密集的。長期的身體約束會導致不適和焦慮。此外，一旦康復訓練超過了患者的運動范圍，很可能會給患者帶來壓力。因此，在沒有軀干約束的情況下，利用檢測技術檢測軀干補償對腦卒中患者更合適、更有效。
目前，可穿戴慣性傳感器（Najafi et al.，2003）或相機（Bakhti et al.，2018）主要用于檢測軀干補償。盡管可穿戴慣性傳感器系統通常用于評估和監測中風患者的上肢運動能力（Zhang et al.，2012；Urbin et al.，2015），但一項初步研究表明，可以通過慣性傳感器識別補償策略（Salazar et al.，2014）。例如，Ranganathan等人（2017）使用了兩個可穿戴慣性傳感器來對盡管可穿戴慣性傳感器系統通常用于評估和監測中風患者的上肢運動能力（Zhang et al.，2012；Urbin et al.，2015），但一項初步研究表明，可以通過慣性傳感器識別補償策略（Salazar et al.，2014）。例如，Ranganathan等人（2017）使用了兩個可穿戴慣性傳感器來對 |
