CN110840736A - 采用电针和电灸医疗技术的瘫痪肢体运动功能重建*** - Google Patents

采用电针和电灸医疗技术的瘫痪肢体运动功能重建*** Download PDF

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Abstract

本发明涉及医疗装置技术领域，尤其涉及采用电针和电灸医疗技术的瘫痪肢体运动功能重建***，包括肌电信号采集体表电极对儿，第一肌电信号处理电路和第二肌电信号处理电路、经络肌电信号特征提取电路和肌肉肌电信号特征提取电路、经络功能电刺激脉冲生成电路和肌肉功能电刺激脉冲生成电路、用于实现经络功能电刺激的电极组和实现肌肉功能电刺激的电极组，还包括屏蔽环，用来屏蔽功能电刺激脉冲产生的伪迹信号，解决现有技术不能提取健康肢体做正常运动时的肌电信号而采用人工编码的电脉冲施加到瘫痪病人的电子针灸治疗中效果不理想的问题，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

采用电针和电灸医疗技术的瘫痪肢体运动功能重建***
技术领域
本发明属于医疗装置技术领域，尤其涉及采用电针和电灸医疗技术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脑髓神机受损导致了经络的传“气”的空虚。常用的治疗方法包括服用中药和针灸。传统针刺疗法是用手把毫针刺入患者身体特定穴位，运用捻转提插等针刺手法来治疗，而灸法则用燃烧的艾柱熏烤特定的穴位来治疗。两种疗法的效果都只能通过较长时间的多次治疗缓慢呈现。换言之，对于瘫痪肢体，中医针灸是无法在治疗过程中就显现出运动功能的。当前医院广泛应用的电针仪是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基于通信原理、电子技术，并采用电针和电灸医疗技术的瘫痪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。其独特之处是在施治过程中，肢体就能产生和谐动作，并且依靠脑重塑机理，可实现肢体运动功能康复。
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和电灸医疗技术的瘫痪肢体运动功能重建***，解决现有技术不能提取健康肢体做正常运动时的肌电信号，而采用人工编码的电脉冲施加到瘫痪病人的针灸治疗中效果不理想的问题。
其技术方案是，采用电针和电灸医疗技术的瘫痪肢体运动功能重建***，包括肌电信号采集体表电极，第一肌电信号处理电路和第二肌电信号处理电路、经络肌电信号特征提取电路和肌肉肌电信号特征提取电路、经络功能电刺激脉冲生成电路和肌肉功能电刺激脉冲生成电路、用于实现功能电刺激的电极组；
所述第一第一电极对用于采集健康肢体运动时产生的经络转肌电信号，所述第一肌电信号处理电路用于处理自健康肢体运动时产生的肌电信号；所述经络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；所述经络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；所述第一刺激电极组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对儿与第一肌电信号处理电路电性连接，所述第一肌电信号处理模块与经络肌电信号特征提取电路电气连接；所述经络肌电信号特征提取电路与经络功能性电刺激脉冲生成电路电气连接；所述经络功能性电刺激脉冲生成电路与针状电极和体表电极构成的电极组电气连接；
所述体表电极用于采集健康肢体运动时产生的经络转肌电信号，所述第二肌电信号处理电路用于处理自健康肢体运动时产生的肌电信号；所述肌肉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；所述经络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；所述体表电极组用来将功能电刺激脉冲施加到目标肌肉，带动肌肉收缩引起肢体运动；所述肌电信号采集电极对儿与第二肌电信号处理电路电气连接，所述第二肌电信号处理模块与肌肉肌电信号特征提取电路电气连接；所述肌肉肌电信号特征提取电路与肌肉功能性电刺激脉冲生成电路电气连接；所述肌肉功能性电刺激脉冲生成电路与体表电极组电气连接；
还包括屏蔽环，所述屏蔽环电气连接到第一肌电信号处理电路和第二肌电信号处理电路的接地端，用于将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。
优选的，所述第一肌电信号处理电路与第二肌电信号处理电路结构相同，包括肌电信号放大电路、肌电信号滤波电路和肌电模拟数字转换电路，所述肌电信号放大电路与肌电信号滤波电路电气连接，所述肌电信号滤波电路与肌电模拟数字转换电路电气连接。
优选的，所述第一肌电信号处理电路与第一功能性电刺激脉冲生成电路之间设置经络肌电信号特征提取电路，用于提取经肌电模拟数字转换电路转换后的数字肌电信号的时域和频域特征，经络功能性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；
优选的，所述第二肌电信号处理电路与第二功能性电刺激脉冲生成电路之间设置肌肉肌电信号特征提取电路，用于提取经肌电模拟数字转换电路转换后的数字肌电信号的时域和频域特征，肌肉功能性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运动点的脉冲信号。
优选的，所述第一电极对和第二电极对采用心电图仪用电极。
优选的，所述的针状电极采用针灸针或针体表面绝缘、针尖导电的专用电极。
优选的，所述第一片状电极16、体表第一电极25和体表第二电极26采用普通功能电刺激电极片。
优选的，所述屏蔽环用于包裹在第一电极对和体表电极所作用的肢***置的上端，所述屏蔽环采用导电材质制成。
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魔术贴，所述导电织物带上还设有与其卡接连接的电极连接头。
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；
针状电极的施治方式更适合于手指等部位运动功能的精细调控，体表电极的施治方式适合于手臂等部位的无创康复训练；
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是本发明采用电针和电灸医疗技术的瘫痪肢体运动功能重建***的模块结构图；
图2是本发明采用电针和电灸医疗技术的瘫痪肢体运动功能重建***屏蔽环的主视图；
图3是本发明采用电针和电灸医疗技术的瘫痪肢体运动功能重建***信号处理电路图。
其中第一电极对11、第一肌电信号处理电路12、经络肌电信号特征提取电路13、经络刺激脉冲生成电路14、针状电极15、第一片状电极16、第二电极对21、第二肌电信号处理电路22、肌肉肌电信号特征提取电路23、肌肉刺激脉冲生成电路24、体表第一电极25、体表第二电极26、屏蔽环3、导电织物带31、魔术贴32、电极连接头33。
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，采用电针和电灸医疗技术的瘫痪肢体运动功能重建***，包括用于肌电信号采集的第一电极对11、第一肌电信号处理电路12、经络肌电信号特征提取电路13、经络刺激脉冲生成电路14、针状电极15和第一片状电极16。第一电极对11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12用于处理自健康肢体运动时传递出的经络转肌电信号；肌电信号特征提取电路13用来提取肌电信号的时域和频域特征；经络刺激脉冲生成电路14根据肌电信号的时域和频域特征生成功能电刺激脉冲；针状电极15和第一片状电极16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。第一电极对11与肌电信号处理电路12电气连接，第一电极对11可选用心电图仪用电极或针体表面绝缘、针尖导电的专用电极。第一肌电信号处理模块12与经络肌电信号特征提取电路13电气连接，经络肌电信号特征提取电路13与经络功能性电刺激脉冲生成电路14电气连接。经络功能性电刺激脉冲生成电路14包含有MCU即微处理器，根据肌电信号特征提取电路13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。经络肌电功能性电刺激脉冲生成电路14与针状电极15和第一片状电极16电气连接，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针状电极15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3，屏蔽环3用于包裹在第一电极对11所作用的肢***置的上端，屏蔽环3采用导电材质制成。屏蔽环3与肌电信号处理模块12的地线电性连接。屏蔽环3包括导电织物带31，导电织物带31的两端部设有可将其围绕形成环状结构的魔术贴32，导电织物带31与魔术贴32缝合连接，导电织物带31的材质可以选用加有金属丝的棉布。导电织物带31上还嵌接有用于连接地线的电极连接头33。治疗应用时，屏蔽环3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。
肌电信号处理电路12包括肌电信号放大电路121，肌电信号滤波电路122和肌电模拟数字转换电路123。肌电信号放大电路121与肌电信号滤波电路122电气连接，肌电信号滤波电路122与肌电信号模拟数字转换电路123电气连接。以上皆为现有技术，不再一一说明。
第一肌电信号处理电路12与第一肌电功能性电刺激脉冲生成电路14之间设置经络肌电信号特征提取电路13，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123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13可选用微处理器芯片加自主编程嵌入式软件设计，施加到针状电极（15）上的刺激脉冲是通过经络功能性电刺激脉冲生成电路14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。
实施例二：根据说明书附图所示，采用电针和电灸医疗技术的瘫痪肢体运动功能重建***，包括第二电极对21、第二肌电信号处理电路22、肌肉肌电信号特征提取电路23、肌肉刺激脉冲生成电路24、体表第一电极25和体表第二电极26。第二电极对21用于采集健康肢体运动时产生的神经转肌电信号，第二肌电信号处理电路22用于处理自健康肢体运动时传递出的肌电信号；肌肉肌电信号特征提取电路23用来提取肌电信号的时域和频域特征；肌肉刺激脉冲生成电路24根据肌电信号的时域和频域特征生成功能电刺激脉冲；体表第一电极25和体表第二电极26用来将功能电刺激脉冲施加到目标肌肉的运动点处，带动肌肉收缩引起肢体运动。体表电极对热21与第二肌电信号处理电路22电气连接，体表电极21可选用心电图仪用电极。第二肌电信号处理模块22与肌肉肌电信号特征提取电路23电气连接，肌肉肌电信号特征提取电路23与肌肉功能性电刺激脉冲生成电路24电气连接。肌肉功能性电刺激脉冲生成电路24包含有MCU即微处理器，根据肌电信号特征提取电路23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。肌肉肌电功能性电刺激脉冲生成电路24与体表第一电极25和体表第二电极26电气连接，从而将电脉冲序列施加到目标肌肉运动点上面的体表第一电极25和体表第二电极26上，刺激肌肉进而引起目标肌肉收缩，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3，屏蔽环3用于包裹在第二电极对21所作用的肢***置的上端，屏蔽环3采用导电材质制成。屏蔽环3与肌电信号处理模块22的地线电性连接。屏蔽环3包括导电织物带31，导电织物带31的两端部设有可将其围绕形成环状结构的魔术贴32，导电织物带31与魔术贴32缝合连接，导电织物带31的材质可以选用加有金属丝的棉布。导电织物带31上还嵌接有用于连接地线的电极连接头33。治疗应用时，屏蔽环3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。
第二肌电信号处理电路22包括肌电信号放大电路121，肌电信号滤波电路122和肌电模拟数字转换电路123。肌电信号放大电路121与肌电信号滤波电路122电气连接，肌电信号滤波电路122与肌电信号模拟数字转换电路123电气连接。以上皆为现有技术，不再一一说明。第二肌电信号处理电路22与肌肉肌电功能性电刺激脉冲生成电路24之间设置肌肉肌电信号特征提取电路23，获取经肌电模拟数字转换电路123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。肌肉肌电信号特征提取电路23可选用微处理器芯片加自主编程嵌入式软件设计，施加到体表第一电极25和体表第二电极26上的刺激脉冲是通过肌肉功能性电刺激脉冲生成电路24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和体表电极加在健康肢体上、用电极连线分别接到对应的第一、第二肌电信号处理电路输入端；刺激伪迹屏蔽环包裹在肌电信号采集电极阵列和体表电极上端的肢体上，其电极连接头通过一根导线连接到第一、第二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起功能性电刺激作用的电针阵列和体表参考电极上，施治医生将电针刺入控制目标肌肉的特定穴位皮下；对于肌肉刺激，功能性电刺激脉冲生成电路的输出端通过连线联接到起功能性电刺激作用的体表电极片和肌肉体表参考电极上。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；采用针状电极的电针施治方式更适合于手指等部位运动功能的精细调控，采用体表电极的“电灸”施治方式适合于手臂等部位的无创康复训练；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 (9)

1.采用电针和电灸医疗技术的瘫痪肢体运动功能重建***，其特征在于，包括用于肌电信号采集的第一电极对（11）和第二电极对（21），第一肌电信号处理电路（12）和第二肌电信号处理电路（22）、经络肌电信号特征提取电路（13）和肌肉肌电信号特征提取电路（23）、经络功能电刺激脉冲生成电路（14）和肌肉功能电刺激脉冲生成电路（24）、用于实现经络功能电刺激的针状电极（15）和第一片状电极（16）和实现肌肉功能电刺激的体表第一电极（25）和体表第二电极（26）；
所述第一电极对（11）用于采集健康肢体运动时经络传递的电信号，所述第一肌电信号处理电路（12）用于处理自健康肢体运动时传递出的经络转肌电信号；所述经络肌电信号特征提取电路（13）用来提取肌电信号的时域和频域特征；所述经络刺激脉冲生成电路（14）根据肌电信号的时域和频域特征生成功能电刺激脉冲；所述针状电极（15）和第一片状电极（16）用来将经络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；所述第一电极对（11）与第一肌电信号处理电路（12）电气连接，所述第一肌电信号处理模块（12）与经络肌电信号特征提取电路（13）电气连接；所述经络肌电信号特征提取电路（13）与第一功能性电刺激脉冲生成电路（14）电气连接；所述经络功能性电刺激脉冲生成电路（14）与针状电极（15）和第一片状电极（16）电气连接；
所述第二电极对（21）用于采集健康肢体运动时产生的经络转肌电信号，所述第二肌电信号处理电路（22）用于处理自健康肢体运动时产生的肌电信号；所述肌肉肌电信号特征提取电路（23）用来提取肌电信号的时域和频域特征；所述肌肉功能电刺激脉冲生成电路（24）根据肌电信号的时域和频域特征生成功能电刺激脉冲；所述体表第一电极（25）和体表第二电极（26）用来将功能电刺激脉冲施加到目标肌肉，带动肌肉收缩引起肢体运动；所述肌电信号采集电极对儿（22）与第二肌电信号处理电路（22）电性连接，所述第二肌电信号处理模块（22）与肌肉肌电信号特征提取电路（23）电气连接；所述肌肉肌电信号特征提取电路（23）与经络功能电刺激脉冲生成电路（24）电气连接；所述经络功能性电刺激脉冲生成电路（24）与体表第一电极（25）和体表第二电极（26）电气连接；
还包括屏蔽环（6），所述屏蔽环（6）电气连接到第一肌电信号处理电路（12）和第二肌电信号处理电路（22）的接地端，用于将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。
2.根据权利要求1所述的采用电针和电灸医疗技术的瘫痪肢体运动功能重建***，其特征在于，所述第一肌电信号处理电路（12）与第二肌电信号处理电路（22）结构相同，包括肌电信号放大电路（121）、肌电信号滤波电路（122）和肌电模拟数字转换电路（123），所述肌电信号放大电路（121）与肌电信号滤波电路（122）电气连接，所述肌电信号滤波电路（122）与肌电模拟数字转换电路（123）电气连接。
3.根据权利要求1所述的采用电针和电灸医疗技术的瘫痪肢体运动功能重建***，其特征在于，所述第一肌电信号处理电路（12）与第一功能性电刺激脉冲生成电路（14）之间设置经络肌电信号特征提取电路（13），用于提取经肌电模拟数字转换电路（123）转换后的数字肌电信号的时域和频域特征，经络功能性电刺激脉冲生成电路（14）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所述的采用电针和电灸医疗技术的瘫痪肢体运动功能重建***，其特征在于，所述第二肌电信号处理电路（22）与第二功能性电刺激脉冲生成电路（24）之间设置肌肉肌电信号特征提取电路（23），用于提取经肌电模拟数字转换电路（123）转换后的数字肌电信号的时域和频域特征，肌肉功能性电刺激脉冲生成电路（24）根据获得的上述时域和频域特征生成用于刺激瘫痪肢体运动点的脉冲信号。
5.根据权利要求1所述的采用电针和电灸医疗技术的瘫痪肢体运动功能重建***，其特征在于，所述第一电极对（11）和第二电极对（21）采用心电图仪用电极。
6.根据权利要求1所述的采用电针和电灸医疗技术的瘫痪肢体运动功能重建***，其特征在于，所述针状电极（15）采用针灸针或针体表面绝缘、针尖导电的专用电极。
7.根据权利要求1所述的采用电针和电灸医疗技术的瘫痪肢体运动功能重建***，其特征在于，所述第一片状电极（16）、体表第一电极（25）和体表第二电极（26）采用普通功能电刺激电极片。
8.根据权利要求1所述的采用电针和电灸医疗技术的瘫痪肢体运动功能重建***，其特征在于，所述屏蔽环（3）用于包裹在第一电极对（11）和体表电极（21）所作用的肢***置的上端，所述屏蔽环（3）采用导电材质制成。
9.根据权利要求8所述的采用电针和电灸医疗技术的瘫痪肢体运动功能重建***，其特征在于，所述屏蔽环（3）包括导电织物带（31），所述导电织物带（31）的两端部设有魔术贴（32），所述导电织物带（31）上还设有与其卡接连接的电极连接头（33）。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN111939068A (zh) * 2020-08-17 2020-11-17 江苏师范大学 一种肌电反馈智能针灸理疗仪

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