CN211884975U - 采用体表电极刺激目标肌肉的瘫痪肢体运动功能重建*** - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及医疗装置技术领域，尤其涉及采用体表电极刺激目标肌肉的瘫痪肢体运动功能重建***，包括体表电极、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体表电极片阵列，所述体表电极采集健康肢体运动时产生的神经转肌电信号，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；所述体表电极片阵列将功能电刺激脉冲引入到目标肌肉，屏蔽环用来屏蔽功能电刺激脉冲产生的伪迹信号。本实用新型在瘫痪病人肢体运动功能康复治疗方面有广泛的用途。

Description

采用体表电极刺激目标肌肉的瘫痪肢体运动功能重建***

技术领域

本实用新型属于医疗装置技术领域，尤其涉及采用体表电极刺激目标肌肉的瘫痪肢体运动功能重建***。

背景技术

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控制肢体运动称之为动作电位的神经信号。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。当前医院广泛应用的功能电刺激仪是将人工编码的电脉冲施加到患者体表电极上，以图实现治疗目的。由于采用这种仪器施治时，患者完全处于被动地位，疗效受到限制。

实用新型内容

针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本实用新型提供采用体表电极刺激目标肌肉的瘫痪肢体运动功能重建***，解决现有技术采用人工编码的电脉冲对瘫痪病人进行治疗效果不理想的问题。

其技术方案是，采用体表电极刺激目标肌肉的瘫痪肢体运动功能重建***，包括肌电信号采集用体表电极，肌电信号处理电路、肌电信号特征提取电路、功能电刺激脉冲生成电路和用于实现功能电刺激的体表电极片；

所述体表电极用于采集健康肢体运动时产生的神经转肌电信号，所述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；所述体表电极片用来将功能电刺激脉冲引入到目标肌肉，带动肌肉收缩引起肢体运动；

还包括与肌电信号处理电路的地线电气连接的屏蔽环，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。

优选的，所述屏蔽环用于包裹在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，所述刺激伪迹屏蔽环包括导电织物带，所述导电织物带的两端部设有用于形成环状结构的魔术贴，所述柔性的导电织物带一端部设有电极连接头

优选的，所述肌电信号处理电路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。所述肌电信号处理电路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电路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运动点的脉冲信号。

本实用新型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刺激伪迹的对地短路，防止由瘫痪肢体运动功能重建装置和患者身体形成的信号闭环，引起自激振荡；

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是本实用新型采用体表电极刺激目标肌肉的瘫痪肢体运动功能重建***的模块结构图；

图2是本实用新型采用体表电极刺激目标肌肉的瘫痪肢体运动功能重建***屏蔽环的主视图；

图3是本实用新型采用体表电极刺激目标肌肉的瘫痪肢体运动功能重建***的信号处理电路图。

其中体表电极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、体表电极片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，对本实用新型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，采用体表电极刺激目标肌肉的瘫痪肢体运动功能重建***，包括体表电极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和体表电极片5。体表电极1用于采集健康肢体运动时产生的神经转肌电信号，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肌电信号；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；体表电极片5用来将功能电刺激脉冲引入到目标肌肉的运动点之下，带动肌肉收缩引起肢体运动。体表电极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与体表电极片5电气连接，从而将电脉冲序列施加到刺入运动点之下与目标肌肉接近的体表电极片5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6，屏蔽环6用于包裹在肌电信号体表电极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。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，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，施加到体表电极片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，体表电极加在健康肢体上、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体表电极上端的肢体上，通过两端部的魔术贴粘结固定，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体表电极片上。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。

本实用新型通过本***可以用来实现偏瘫患者自我主动完成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刺激伪迹的对地短路，防止由瘫痪肢体运动功能重建装置和患者身体形成的信号闭环，引起自激振荡；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实用新型进行了详细的说明，但这些并非构成对本实用新型的限制。在不脱离本实用新型原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (3)

1.采用体表电极刺激目标肌肉的瘫痪肢体运动功能重建***，其特征在于，包括肌电信号采集用体表电极（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体表电极片（5）；

所述体表电极（1）用于采集健康肢体运动时产生的神经转肌电信号，所述肌电信号处理电路（2）用于处理自健康肢体运动时产生的肌电信号；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；所述体表电极片（5）用来将功能电刺激脉冲引入到目标肌肉，带动肌肉收缩引起肢体运动；

还包括与肌电信号处理电路（2）的地线电气连接的屏蔽环（6），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。

2.根据权利要求1所述的采用体表电极刺激目标肌肉的瘫痪肢体运动功能重建***，其特征在于，所述屏蔽环（6）用于包裹在体表电极（1）所作用的肢***置的上端，所述屏蔽环（6）采用导电材质制成，所述刺激伪迹屏蔽环（6）包括导电织物带（61），所述导电织物带（61）的两端部设有用于形成环状结构的魔术贴（62），所述导电织物带（61）一端部设有电极连接头（63）。

3.根据权利要求1所述的采用体表电极刺激目标肌肉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。

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