CN110840735A - 采用电针刺激经络穴位的瘫痪肢体运动功能重建*** - Google Patents
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Abstract
本发明涉及医疗装置技术领域，尤其涉及采用电针刺激经络穴位的瘫痪肢体运动功能重建***，包括肌电信号采集电极阵列、肌电信号处理电路、肌电信号特征提取电路、刺激脉冲生成电路和电针阵列，所述肌电信号采集电极阵列采集健康肢体运动时经络传递的电信号，所述肌电信号处理电路用于处理电信号；所述肌电信号特征提取电路用来提取肌电信号的时域和频域特征；所述刺激脉冲生成电路生成功能电刺激脉冲；所述电针阵列将功能电刺激脉冲引入到目标经络的穴位之下，屏蔽环用来屏蔽功能电刺激脉冲产生的伪迹信号，该***解决现有技术手指类小关节治疗难以奏效的难题，本发明在瘫痪病人肢体运动功能康复治疗方面有广泛的用途。
Description
技术领域
本发明属于医疗装置技术领域，尤其涉及采用电针刺激经络穴位的瘫痪肢体运动功能重建***。
背景技术
按照中医理论，中风患者肢体瘫痪的病因是，由于脑内的一部分神经细胞因脑出血或缺血造成损伤或失活而不能产生称之为“气”的控制肢体运动的经络信号。传统的康复治疗方法包括药物、理疗、针灸和作业法等。半个世纪以来，生物医学工程研究者研究出了功能性电刺激的方法。但是迄今为止的治疗方法，其效果都有某种局限。70%以上的偏瘫患者手功能难以得到康复。以针灸疗法为例，传统针刺疗法是用手把针灸针刺入患者身体某一穴位，运用捻转提插等针刺手法来治疗瘫痪疾病。其疗效是通过较长时间的多次治疗缓慢显现的。换言之，对于瘫痪肢体，中医针刺治疗过程中是无法显现运动功能的。当前医院广泛应用的电针仪代替传统的手针疗法，将人工编码的电脉冲施加到刺入穴位内的针灸针上，以图实现各种治疗目的。对于瘫痪肢体，电针治疗过程中除了肌肉的颤动，也是无法显现运动功能的。本发明的目的是构建一种采用电针刺激的经络电“气”信号桥接式肢体运动功能重建装置，对偏瘫患者包括手指在内的肢体运动功能开展重建训练，以达到康复的目的。
发明内容
针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明提供采用电针刺激经络穴位的瘫痪肢体运动功能重建***，解决现有技术手指类小关节治疗难以奏效和采用人工编码的电脉冲对瘫痪病人进行针灸治疗效果不理想的难题。
其技术方案是，采用电针刺激经络穴位的瘫痪肢体运动功能重建***，包括肌电信号采集电极阵列、肌电信号处理模块、肌电信号特征提取电路、刺激脉冲生成电路和电针阵列。所述肌电信号采集电极阵列用于采集健康肢体运动时经络传递的电信号，所述肌电信号处理模块用于处理自健康肢体运动时传递出的经络电信号；所述肌电信号特征提取电路用来提取肌电信号的时域和频域特征；所述刺激脉冲生成电路根据肌电信号的时域和频域特征生成功能电刺激脉冲；所述电针阵列用来将功能电刺激脉冲引入到目标经络的穴位之下，产生电“气”，带动肌肉收缩引起肢体运动；与肌电信号处理模块的地线相连接的屏蔽环用来屏蔽功能电刺激脉冲产生的所谓“伪迹”，以防止***产生自激振荡。
优选的，所述肌电信号处理模块包括肌电信号放大电路，肌电信号滤波电路和肌电信号模拟数字转换电路，所述肌电信号放大电路与肌电电信号滤波电路实现电气连接，所述肌电信号滤波电路与肌电信号模拟数字转换电路实现电气连接。
优选的，所述经络电信号处理模块与功能性电刺激脉冲生成电路之间设置肌电信号特征提取电路，用于提取经模拟数字转换后的肌电数字信号的时域和频域特征，功能电刺激脉冲生成电路根据获得的上述时域和频域特征生成用于刺激瘫痪肢体的脉冲信号。
优选的，所述的电针阵列可以采用传统的针灸针或者针体绝缘针尖导电的专用电针。
优选的，所述屏蔽环用于包裹在经络传递电信号的探测电极所作用的肢***置的上端，所述屏蔽环采用导电材质制成；所述屏蔽环与肌电信号处理模块的地线实现电气连接。
优选的，所述屏蔽环包括导电织物带，所述导电织物带的两端部设有自粘丝带，所述导电织物带上还设有与肌电信号处理模块与电刺激脉冲生成电路的接地端连接的电极连接头。
本发明的有益效果是通过本***可以用来实现偏瘫患者自我主动完成的包括手指在内的瘫痪肢体运动功能重建训练，采用提取自身健康肢体运动时的电信号代替原有的人工编码的电脉冲，实现更好的治疗效果；
屏蔽环的设置，实现对瘫痪侧刺激电脉冲形成的大幅度假肌电信号即“伪迹”的对地短路，从而降低伪迹造成的干扰；
在运动功能重建训练中，控制信号源自患者健侧大脑，经过脊髓和外周神经控制主动肌肉收缩，产生肢体动作的同时产生动作相关肌电信号，肌电信号经过本***在瘫痪肢体上再生后，控制瘫痪肢体做出相同动作；在此过程中，患者一方面通过视觉***获得动作信息进入大脑，同时瘫痪肢体的运动信息通过感觉神经通道直接进入大脑。由此促进医学上所谓的“脑重塑”，达到瘫痪肢体运动功能康复重建的效果。
附图说明
图1是本发明采用电针刺激经络穴位的瘫痪肢体运动功能重建***的模块结构图；
图2是本发明采用电针刺激经络穴位的瘫痪肢体运动功能重建***屏蔽环的主视图；
图3是本发明采用电针刺激经络穴位的瘫痪肢体运动功能重建***信号处理电路图。
其中肌电信号采集电极阵列1、肌电信号处理电路2、肌电信号特征提取电路3、肌电功能性电刺激脉冲生成电路4、电针阵列5、肌电信号放大电路21、肌电电信号滤波电路22、肌电模拟数字转换电路23、屏蔽环6、导电织物带61、魔术贴62、电极连接头63。
具体实施方式
以下结合说明书附图，对本发明的具体实施方式做进一步详细说明。
实施例一：根据说明书附图所示，采用电针刺激经络穴位的瘫痪肢体运动功能重建***，包括肌电信号采集电极阵列1、肌电信号处理电路2、肌电信号特征提取电路3、刺激脉冲生成电路4和电针阵列5。肌电信号采集电极阵列1用于采集健康肢体运动时经络传递的电信号，肌电信号处理电路2用于处理自健康肢体运动时传递出的经络电信号；肌电信号特征提取电路3用来提取肌电信号的时域和频域特征；刺激脉冲生成电路4根据肌电信号的时域和频域特征生成功能电刺激脉冲；电针阵列5用来将功能电刺激脉冲引入到目标经络的穴位之下，产生电“气”，带动肌肉收缩引起肢体运动。肌电信号采集电极阵列1与肌电信号处理电路2电性连接，肌电信号采集电极1可选用心电图仪用电极，肌电信号采集电极阵列1是电极按照设定排列顺序形成的。肌电信号处理模块2与肌电信号特征提取电路3电气连接，肌电信号特征提取电路3与功能性电刺激脉冲生成电路4电气连接。功能性电刺激脉冲生成电路4包含有MCU即微处理器，根据肌电信号特征提取电路3输入肌电信号的幅度与频率数据计算产生刺激受控瘫痪肢体的电脉冲序列。肌电功能性电刺激脉冲生成电路4与电针阵列5电气连接，电针阵列5是电针按照设定顺序排列形成，从而将电脉冲序列施加到刺入穴位之下与目标经络接近的电针5上，刺激经络得电“气”引起目标肌肉收缩，带动相关关节活动，导致瘫痪的肢体部位产生与控制信号源肢体相同的运动。
还包括屏蔽环6，屏蔽环6用于包裹在肌电信号探测电极1所作用的肢***置的上端，屏蔽环6采用导电材质制成。屏蔽环6与肌电信号处理模块2的地线电性连接。屏蔽环6包括导电织物带61，导电织物带61的两端部设有可将其围绕形成环状结构的魔术贴62，导电织物带61与魔术贴62缝合连接，导电织物带61的材质可以选用加有金属丝的棉布。导电织物带61上还嵌接有用于连接地线的电极连接头63。治疗应用时，屏蔽环6包裹在其健康肢体上，用以实现对瘫痪侧刺激电脉冲形成的大幅度假肌电信号即“伪迹”的对地短路，从而降低伪迹造成的干扰。
在一实施例中，根据附图所示，肌电信号处理电路2包括肌电信号放大电路21，肌电信号滤波电路22和肌电模拟数字转换电路23。肌电信号放大电路21与肌电信号滤波电路22电气连接，肌电信号滤波电路22与肌电信号模拟数字转换电路23电气连接。以上皆为现有技术，不再一一说明。
在一实施例中，根据附图所示，肌电信号处理电路2与肌电功能性电刺激脉冲生成电路4之间设置肌电信号特征提取电路3，用于利用数字信号处理电路获取经肌电模拟数字转换电路23转换后的数字信号的时域和频域特征，功能刺激脉冲生成电路根据获得的上述时域和频域特征生成用于刺激瘫痪肢体的脉冲信号。肌电信号特征提取电路3可选用微处理器芯片加自主编程嵌入式软件设计，施加到电针阵列5上的刺激脉冲是通过功能性电刺激脉冲生成电路4根据接收到的肌电电信号的时域和频域特征再生的，即不是人工编码生成的。
应用方案：临床应用时，肌电信号采集电极阵列加在健康肢体上、用电极连线连接到肌电信号处理电路的输入端；刺激伪迹屏蔽环包裹在肌电信号采集电极阵列上端的肢体上，其电极连接头通过一根导线连接到肌电信号处理电路的接地端。功能性电刺激脉冲生成电路的输出端通过连线连接到电针阵列上，施治医生将电针刺入控制目标肌肉的特定穴位皮下。开启电源后，健康肢体做动作过程中，从低到高调整刺激脉冲幅度，达到瘫痪肢体做出大体相同动作为止。然后让健康肢体有节奏地带动瘫痪肢体进行运动功能重建训练。一个疗程可以定为每天上下午各训练30分钟，每周5天，共4周。根据康复效果，可以增加一到两个疗程。训练前后可以按照肢体功能评定方法评定运动功能康复的效果。
本发明通过本***可以用来实现偏瘫患者自我主动完成的包括手指在内的瘫痪肢体运动功能重建训练，采用提取自身健康肢体运动时的电信号代替原有的人工编码的电脉冲，实现更好的治疗效果；电针施治方式更适合于手指等部位运动功能的精细调控；屏蔽环的设置，实现对瘫痪侧刺激电脉冲形成的大幅度假肌电信号即“伪迹”的对地短路，从而降低伪迹造成的干扰；在运动功能重建训练中，控制信号源自患者健侧大脑，经过脊髓和外周神经控制主动肌肉收缩，产生肢体动作的同时产生动作相关肌电信号，肌电信号经过本***在瘫痪肢体上再生后，控制瘫痪肢体做出相同动作；在此过程中，患者一方面通过视觉***获得动作信息进入大脑，同时瘫痪肢体的运动信息通过感觉神经通道直接进入大脑。由此促进医学上所谓的“脑重塑”，达到瘫痪肢体运动功能康复重建的效果。
以上通过具体实施方式和实施例对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。
Claims (5)
1.采用电针刺激经络穴位的瘫痪肢体运动功能重建***，其特征在于，包括肌电信号采集电极阵列（1），肌电信号处理电路（2）、肌电信号特征提取电路（3）、功能电刺激脉冲生成电路（4）和用于实现功能电刺激的电针阵列（5）；
所述肌电信号采集电极阵列（1）用于采集健康肢体运动时经络传递的电信号，所述肌电信号处理电路（2）用于处理自健康肢体运动时传递出的经络电信号；所述肌电信号特征提取电路（3）用来提取肌电信号的时域和频域特征；所述刺激脉冲生成电路（4）根据肌电信号的时域和频域特征生成功能电刺激脉冲；所述电针阵列（5）用来将功能电刺激脉冲引入到目标经络的穴位之下，产生电“气”，带动肌肉收缩引起肢体运动；所述肌电信号采集电极阵列（1）与肌电信号处理电路（2）电性连接，所述肌电信号处理模块（2）与肌电信号特征提取电路（3）电气连接；所述肌电信号特征提取电路（3）与功能性电刺激脉冲生成电路（4）电气连接；所述功能性电刺激脉冲生成电路（4）与电针阵列（5）电气连接；
还包括与肌电信号放大处理模块电路（2）的地线电气连接的屏蔽环（6）。
2.根据权利要求1所述的采用电针刺激经络穴位的瘫痪肢体运动功能重建***，其特征在于，所述肌电信号处理电路（2）包括肌电信号放大电路（21），肌电信号滤波电路（22）和肌电模拟数字转换电路（23），所述肌电信号放大电路（21）与肌电信号滤波电路（22）电气连接，所述肌电信号滤波电路（22）与肌电模拟数字转换电路（23）电气连接。
3.根据权利要求1所述的采用电针刺激经络穴位的瘫痪肢体运动功能重建***，其特征在于，所述肌电信号处理电路（2）与功能性电刺激脉冲生成电路（4）之间设置肌电信号特征提取电路（3），用于提取经模拟数字转换电路（23）转换后的数字肌电信号的时域和频域特征，功能电刺激脉冲生成电路根据获得的上述时域和频域特征生成用于刺激瘫痪肢体经络穴位的脉冲信号。
4.根据权利要求1所述的采用电针刺激经络穴位的瘫痪肢体运动功能重建***，其特征在于，所述电针阵列（5）可以采用传统的针灸针或者针体绝缘针尖导电的专用电针。
5.根据权利要求1所述的采用电针刺激经络穴位的瘫痪肢体运动功能重建***，其特征在于，所述屏蔽环（6）用于包裹在经络传递电信号的探测电极（1）所作用的肢***置的上端，所述屏蔽环（6）采用导电材质制成，用来对瘫痪肢体运动功能重建训练时功能电刺激脉冲产生的伪迹进行屏蔽，保证***稳定工作。
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