面向脑卒中偏瘫患者的下肢康复外骨骼虚拟样机设计与仿真的开题报告.docx

面向脑卒中偏瘫患者的下肢康复外骨骼虚拟样机设计与仿真的开题报告
一、课题背景及研究意义
脑卒中是指脑血管疾病引起的突发性脑功能障碍，是导致残疾的主要原因之一。根据中国卒中学会发布的统计数据，中国每年新增脑卒中发病人数高达130万例，而其中有约70%的患者最终会导致偏瘫。偏瘫患者的步态障碍、肌肉功能下降、步态不稳等问题严重影响着其日常生活的质量。因此，健康康复治疗对于偏瘫患者的康复具有重要意义。
目前，外骨骼技术已经广泛应用于康复治疗领域，而下肢康复外骨骼尤其对于偏瘫患者的康复具有重要意义。外骨骼可以通过外力输入提高患者的肌肉力量、改善步态、增强平衡能力等，进一步促进患者的康复。在此背景下，本研究拟通过下肢康复外骨骼虚拟样机设计及仿真来提高对偏瘫患者的康复治疗效果，进一步提高其生活质量和康复效果。
二、研究内容及方法
1.研究目标
本研究旨在设计一种面向偏瘫患者的下肢康复外骨骼虚拟样机，通过仿真实验的方式验证该样机对于偏瘫患者康复的有效性，并进一步优化样机设计，提高其应用价值。
2.研究内容
（1）下肢康复外骨骼虚拟样机的设计
本研究将通过数据采集、运动分析等技术确定偏瘫患者步态参数，设计下肢康复外骨骼虚拟样机，以实现对偏瘫患者的肌肉力量、步态、平衡等参数的调整与控制。
（2）下肢康复外骨骼虚拟样机的仿真
本研究将通过生物力学模型和虚拟仿真技术，建立下肢康复外骨骼虚拟模型，模拟偏瘫患者康复过程，在仿真环境中对患者的步态、肌肉力量、平衡等参数进行调整、验证，收集相关数据。
（3）仿真实验分析
本研究将通过仿真实验对下肢康复外骨骼虚拟样机的调整和优化进行评估，分析其在康复治疗中的有效性及遗留问题，并据此进行进一步优化。
3.研究方法
（1）数据采集：通过运动捕捉系统、肌电信号采集等技术，获取偏瘫患者步态参数、肌肉力量等数据。
（2）模型建立：使用Solidworks建立下肢康复外骨骼虚拟模型，并与MATLAB等仿真软件相结合，建立健康人和偏瘫患者的生物力学模型。
（3）仿真分析：在虚拟仿真环境中，调整和优化下肢康复外骨骼虚拟样机，对偏瘫患者的肌肉力量、步态、平衡等参数进行调整、验证，并收集相关数据。
（4）实验验证：在实验室环境中验证下肢康复外骨骼虚拟样机对于偏瘫患者的治疗效果。
三、预期结果
本研究将通过下肢康复外骨骼虚拟样机的设计，仿真及验证，预期得到以下结果：
（1）设计出一种适合偏瘫患者康复的下肢康复外骨骼虚拟样机，通过调整肌肉力量、步态、平衡等参数进一步促进患者的康复；
（2）通过仿真与实验验证，证明下肢康复外骨骼虚拟样机对于偏瘫患者康复的有效性，进一步推广其在临床康复治疗中的应用；
（3）对虚拟样机进行优化，提高其应用价值及治疗效果，为偏瘫患者的康复治疗提供有效的辅助手段。
四、可行性分析
本研究所需技术主要包括：生物力学模型建立、运动分析、数据采集、虚拟仿真等方面的技术。相关研究基础已经相对成熟，且研究方法比较成熟，因此整个研究过程比较可行和可操作性较大。同时，下肢康复外骨骼虚拟样机的研究也有广泛的应用前景。
五、结论
通过下肢康复外骨骼虚拟样机的设计、仿真、验证和优化，可以为偏瘫患者康复提供更加有效的康复方式和手段，进一步提高患者的生活质量和康复效果。同时，该研究也可以为医学领域的康复治疗及虚拟仿真技术的应用提供新的思路。