[發(fā)明專利]一種基于光電信號檢測的肌肉功能狀態(tài)的評估裝置和評估方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010312474.5
• 申請日: 2020-04-20
• 公開（公告）號: CN111449641B
• 公開（公告）日: 2021-07-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 董樹榮;李宇聰;謝臻蔚;潘嘉棟;郭維;李文娟
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號: A61B5/0205
• 分類號: A61B5/0205;A61B5/1455;A61B5/22;A61B5/00
• 代理公司: 杭州天勤知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 33224
• 代理人: 曹兆霞

本發(fā)明公開了一種基于光電信號檢測的肌肉功能狀態(tài)的評估裝置和評估方法，包括：至少包括一個光電接收二極管、多個不同波長的LED發(fā)光二極管；控制所述LED發(fā)光二極管和所述光電接收二極管的驅(qū)動電路和對光電接收二極管的接收信號進(jìn)行處理的信號處理器；位于所述LED發(fā)光二極管和所述光電接收二極管之間的內(nèi)部光隔離屏障；為所述光電接收二極管和所述LED發(fā)光二極管遮擋外部光的外部遮光屏障；以及設(shè)于所述光電接收二極管與所述LED發(fā)光二極管的工作方向，并與檢測皮膚表面直接作用的透明隔離層薄膜。該評估裝置可以實時檢測目標(biāo)部位肌肉的肌動信號、血氧含量以及心率參數(shù)等，進(jìn)而評估肌肉功能狀態(tài)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，具體涉及一種基于光電信號檢測的肌肉功能狀態(tài)的評估裝置和評估方法。

背景技術(shù)

腦卒中、盆底功能障礙等疾病以及骨折、手術(shù)等外部創(chuàng)傷會對人體相關(guān)肌肉造成不同程度的損傷，對肌肉的功能狀態(tài)進(jìn)行評估可以很好的幫助患者進(jìn)行治療和康復(fù)。傳統(tǒng)的肌肉功能狀態(tài)評估方法是通過患者的主觀感受或醫(yī)生的主觀判斷來實現(xiàn)的，這樣的方法缺少科學(xué)的依據(jù)，容易由于個人的主觀判斷失誤導(dǎo)致誤診的發(fā)生。

此外，當(dāng)前較為流行的一種科學(xué)的肌肉功能狀態(tài)評估方式為肌電信號(EMG)檢測，即通過檢測肌肉運動時產(chǎn)生的動作電位來判斷肌肉的功能狀態(tài)。然而由于人體阻抗和心電尾跡等因素的干擾，此種方式檢測難度較大。另外此種方式的檢測設(shè)備較復(fù)雜、價格較高、普及度也較低。研究表明：肌肉活動時不光會產(chǎn)生肌電信號(EMG)，還會產(chǎn)生一種低頻的機械振動信號，也就是肌動信號(Mechanomyograph，MMG)。肌動信號(MMG)是肌肉主動收縮而產(chǎn)生橫向振動以及肌肉纖維尺寸變化導(dǎo)致的，是一種能夠反映肌肉運動力學(xué)特性的物理量。

目前可用的肌動信號(MMG)采集方法有壓電接觸傳感器、加速度傳感器、微型麥克風(fēng)以及激光位移傳感器等。近年來肌動信號(MMG)的檢測和應(yīng)用逐漸興起，在肱二頭肌、股四頭肌等大塊骨骼肌的肌肉運動檢測以及假肢控制中可以起到重要作用。

相比于肌電信號(EMG)，肌動信號(MMG)具有不受人體阻抗影響，可不直接接觸人體測量等優(yōu)點。有研究發(fā)現(xiàn)肌動信號(MMG)在一些肌肉的特定發(fā)力條件下可以代替或輔助肌電信號(EMG)進(jìn)行肌肉運動和肌肉功能狀態(tài)的檢測，有時甚至比肌電信號(EMG)的檢測更為準(zhǔn)確和有效。

文章Method for measuring mechanical vibrations from isometricallycontracted muscles提到一種激光測距傳感器測量肌動信號(MMG)的方法，但是這種僅僅可以測量肌動信號(MMG)，不能同步同時測量肌動信號(MMG)、血氧含量和心率，更沒有提及肌肉狀態(tài)的測量方法。當(dāng)然，因為文章方法是無法獲得肌肉功能狀態(tài)測量在運動過程中的綜合生理參數(shù)的測量，包括血氧含量和心率，也就無法給出更為精準(zhǔn)的肌肉功能狀態(tài)測量。

申請公布號為CN107684433A的專利申請公開了一種同時檢測創(chuàng)面多種生理參數(shù)指標(biāo)的裝置及方法，采用光電信號傳感器進(jìn)行檢測信號，但是該裝置通過引入各種成分敏感薄膜，實現(xiàn)創(chuàng)面生理參數(shù)的檢測，而且只有檢測方式，并沒有進(jìn)一步分析方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種基于光電信號檢測的肌肉功能狀態(tài)的評估裝置和評估方法，該評估裝置和評估方法能夠通過光電信號檢測同時采集肌肉的肌動信號、血氧含量以及心率，綜合肌動信號、血氧含量以及心率來評估肌肉功能狀態(tài)。

為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為：

一種基于光電信號檢測的肌肉功能狀態(tài)的評估裝置，包括：

至少包括一個光電接收二極管、多個不同波長的LED發(fā)光二極管；

控制所述LED發(fā)光二極管和所述光電接收二極管的驅(qū)動電路和對光電接收二極管的接收信號進(jìn)行處理的信號處理器；

位于所述LED發(fā)光二極管和所述光電接收二極管之間的內(nèi)部光隔離屏障；