[發(fā)明專利]一種肌電反饋控制的電刺激裝置及其控制方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110006654.1
• 申請日: 2011-01-13
• 公開（公告）號: CN102139139A
• 公開（公告）日: 2011-08-03
• 發(fā)明（設計）人: 殷濤;劉志朋;靳靜娜;李穎;張順起
• 申請（專利權）人: 中國醫(yī)學科學院生物醫(yī)學工程研究所
• 主分類號: A61N1/36
• 分類號: A61N1/36;A61B5/0488
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 溫國林

技術領域

本發(fā)明涉及醫(yī)療器械領域，特別涉及一種肌電反饋控制的電刺激裝置及其控制方法。

背景技術

神經肌肉電刺激(Neuromuscular?Electrical?Stimulation，NMES)是經由完整的周邊神經系統(tǒng)傳導電流，以引起肌肉收縮的一種電刺激方式。最初，臨床治療與研究者皆著重于周邊神經受傷后，麻痹肌肉的復健，到上世紀70年代中期，神經肌肉電刺激的使用才引起廣泛的注意。目前，神經肌肉電刺激被應用到廣泛的物理治療和康復等領域，如運動員肌肉訓練，研究表明通過一定模式的電刺激能有效增強運動員的綜合運動素質水平，是運動員進行綜合素質訓練的較好手段；又如在防止失去神經控制的肌肉萎縮的應用，大量研究者試驗表明通過電刺激能有效預防肌肉萎縮，為活動不便的殘疾人恢復運動功能提供了基礎。

但是，肌肉產生動作電位不僅要求刺激達到一定的強度，而且要求刺激強度的變率足夠大，否則即使刺激的強度很大，也不能引起動作電位發(fā)生，即肌肉對該模式的電刺激產生了適應性，這時，電刺激的作用被抑制，效果將變差甚至變無，而且可能會對肌肉造成不必要的損傷，因此在電刺激過程中，要保持刺激始終有效，需要在肌肉產生適應性時，調整刺激的刺激模式。

目前使用的電刺激器大多是開環(huán)刺激，沒有反饋環(huán)節(jié)，對刺激模式的選擇，常用方法是采用臨床或試驗的經驗值，且治療始終采用該刺激模式，沒有考慮刺激對肌肉的作用是否真實有效，刺激的效果沒有始終處于最佳狀態(tài)。

發(fā)明內容

為了能夠對刺激模式進行調整，得到不同刺激模式下的刺激效果，本發(fā)明提供了一種肌電反饋控制的電刺激裝置及其控制方法，

一種肌電反饋控制的電刺激裝置，所述肌電反饋控制的電刺激裝置包括：采集電極、肌電放大處理單元、信號處理與控制單元、電刺激產生單元和刺激電極，

所述采集電極采集受試對象的肌電信號，將所述肌電信號傳送到所述肌電放大處理單元，所述肌電放大處理單元將所述肌電信號轉換成數字肌電信號，并將所述數字肌電信號傳送到所述信號處理與控制單元，所述信號處理與控制單元對所述數字肌電信號進行肌電幅值的計算，獲取肌電幅值，判斷所述肌電幅值是否等于最佳肌電幅值，如果是，刺激模式不變，所述電刺激產生單元產生刺激模式的刺激波形，通過所述刺激電極對受試對象進行刺激治療；如果否，所述電刺激產生單元和所述信號處理與控制單元調整所述刺激模式，獲取調整后刺激模式，將所述調整后刺激模式作為下次刺激的刺激模式，所述電刺激產生單元產生刺激模式的刺激波形，通過所述刺激電極對受試對象進行刺激治療。

所述最佳肌電幅值小于等于肌電幅值最大值，且大于等于預設倍數的肌電幅值最大值。

所述肌電放大處理單元包括：肌電放大單元和模數轉換單元，所述肌電放大單元將所述肌電信號轉換成放大濾波后的模擬肌電信號，所述模數轉換單元將所述模擬肌電信號轉換成數字肌電信號。

所述肌電放大單元包括：一級放大電路和二級放大電路，其中，所述一級放大電路包括：高通濾波器、低通濾波器和工頻陷波電路，所述高通濾波器的截止頻率為10Hz，所述低通濾波器的截止頻率為1000Hz，所述工頻陷波電路的頻率為50Hz，通過所述高通濾波器、所述低通濾波器將所述肌電信號的頻帶限制在10-1000Hz，通過所述工頻陷波電路和所述二級放大電路轉換成放大濾波后的0-3V模擬肌電信號。

所述電刺激產生單元包括：數模轉換電路、功率放大電路和隔離輸出電路，所述信號處理與控制單元在定時器的中斷服務程序中設定所述數模轉換電路的參數，通過所述功率放大電路和所述隔離輸出電路，生成至少一種刺激模式的刺激波形。

一種肌電反饋控制的電刺激裝置的控制方法，所述方法包括以下步驟：

(1)將刺激電極安放在受試對象肌肉的運動點上，采集電極安放在受試對象肌腹上，與肌纖維平行；

(2)根據臨床和試驗選擇刺激模式，采用刺激模式的刺激串進行電刺激，刺激串結束后，停止刺激；

(3)所述采集電極提取預設時間肌電信號，經電刺激產生單元轉換后傳送到信號處理與控制單元，所述信號處理與控制單元經過計算，得到肌電幅值，并獲取最佳肌電幅值；

(4)判斷所述肌電幅值是否等于所述最佳肌電幅值，如果是，執(zhí)行步驟(5)；如果否，執(zhí)行步驟(6)；

(5)所述刺激模式不變，所述電刺激產生單元產生刺激模式的刺激波形，通過所述刺激電極對受試對象進行刺激治療，刺激串結束后，停止刺激，重新執(zhí)行步驟(2)；