[發(fā)明專利]一種由肌肉疲勞狀態(tài)控制的功能性電刺激方法及系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111185649.1
• 申請(qǐng)日: 2021-10-11
• 公開（公告）號(hào): CN113975629A
• 公開（公告）日: 2022-01-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 方強(qiáng);屠寅君;張穎
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 汕頭大學(xué)
• 主分類號(hào): A61N1/36
• 分類號(hào): A61N1/36;A61B5/397;A61B5/395;A61B5/00;G06F17/11
• 代理公司: 廣州三環(huán)專利商標(biāo)代理有限公司 44202
• 代理人: 周增元

本發(fā)明實(shí)施例公開了一種由肌肉疲勞狀態(tài)控制的功能性電刺激方法及系統(tǒng)，由肌電采集系統(tǒng)采集肌電信號(hào)(EMG)；通過一些信號(hào)處理的方法，對(duì)采集到的EMG進(jìn)行信號(hào)分離和去除噪聲，本文以自適應(yīng)小波變換(DWT)為例，對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，去除刺激偽影，并提取出誘發(fā)肌電信號(hào)和隨機(jī)肌電信號(hào)；通過本申請(qǐng)?zhí)岢龅募∪馄诟櫡椒▽?duì)肌肉疲勞進(jìn)行判定；根據(jù)肌肉的疲勞程度和采集到的肌電信號(hào)調(diào)控刺激參數(shù)對(duì)肌肉進(jìn)行刺激或者停止刺激。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種電刺激方法及系統(tǒng)，尤其涉及一種由肌肉疲勞狀態(tài)控制的功能性電刺激方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

偏癱是中風(fēng)后常見的生理現(xiàn)象。如果沒有足夠的康復(fù)訓(xùn)練，中風(fēng)引起的癱瘓或癱瘓的肌肉會(huì)導(dǎo)致肌肉萎縮。由于肌肉萎縮的形態(tài)學(xué)和組織化學(xué)適應(yīng)，上運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元損傷的失神經(jīng)骨骼肌對(duì)快速疲勞的抵抗能力受損。此外，功能性電刺激(FES)在誘發(fā)肌肉收縮時(shí)迅速引起肌肉疲勞。因此，在這種情況下，要優(yōu)化刺激策略以最小化肌肉疲勞影響是極其困難的。延緩和減少FES運(yùn)動(dòng)中的肌肉疲勞是影響FES臨床療效的一項(xiàng)重要而又具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)。已發(fā)表的抗疲勞方法用于優(yōu)化FES治療方法，可分為四組：刺激電極的大小和位置，F(xiàn)ES參數(shù)的調(diào)節(jié)，運(yùn)動(dòng)模式和頻率的優(yōu)化，以及生物反饋控制的刺激，這些方法對(duì)疲勞跟蹤并不準(zhǔn)確，無準(zhǔn)備準(zhǔn)備檢測(cè)肌肉是否處于疲勞狀態(tài)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明實(shí)施例所要解決的技術(shù)問題在于，提供一種由肌肉疲勞狀態(tài)控制的功能性電刺激方法及系統(tǒng)。可對(duì)肌肉疲勞進(jìn)行判定；如果判定為肌肉疲勞則停止刺激；如果判定為肌肉不疲勞，根據(jù)采集到的肌電信號(hào)調(diào)控刺激參數(shù)則對(duì)肌肉進(jìn)行刺激。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種由肌肉疲勞狀態(tài)控制的功能性電刺激方法，包括以下步驟：

S1：使用自適應(yīng)離散小波變換對(duì)信號(hào)去除噪聲和刺激偽影，并分離出誘發(fā)肌電信號(hào)和隨機(jī)肌電信號(hào)；

S2：從所述誘發(fā)肌電信號(hào)和隨機(jī)肌電信號(hào)中提取M波；

S3：使用所述隨機(jī)肌電信號(hào)的功率譜計(jì)算中位數(shù)頻率；

S4：檢測(cè)所述M波的峰值到峰值和肌電圖的中位數(shù)頻率斜率是否都過零點(diǎn)，然后通過信號(hào)平滑處理、斜率計(jì)算和過零點(diǎn)檢測(cè)確定肌肉的疲勞程度。

其中，還包括使用閾值計(jì)算準(zhǔn)則生成新的系數(shù)，使用所述新的系數(shù)重建所述誘發(fā)肌電信號(hào)和隨機(jī)肌電信號(hào)。

所述閾值計(jì)算準(zhǔn)則使用SURE、FIXTHRES、HEURISTIC SURE、MINIMAX其中一種。

相應(yīng)地，本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種由肌肉疲勞狀態(tài)控制的功能性電刺激系統(tǒng)，包括：

肌電采集模塊：用于采集肌電信號(hào)；

信號(hào)分離模塊：使用自適應(yīng)離散小波變換去除噪聲和刺激偽影，并分離出誘發(fā)肌電信號(hào)和隨機(jī)肌電信號(hào)，使用閾值計(jì)算準(zhǔn)則生成新的系數(shù)，使用所述新的系數(shù)重建所述誘發(fā)肌電信號(hào)和隨機(jī)肌電信號(hào)；

疲勞追蹤模塊：用于從誘發(fā)肌電信號(hào)和隨機(jī)肌電信號(hào)中提取M波，利用隨機(jī)肌電信號(hào)的功率譜計(jì)算中位數(shù)頻率，檢測(cè)所述m波的峰值到峰值，肌電圖的中頻斜率是否都過零點(diǎn)，然后通過信號(hào)平滑、斜率計(jì)算和過零點(diǎn)檢測(cè)來確定肌肉是否處于疲勞狀態(tài)。

實(shí)施本發(fā)明實(shí)施例，具有如下有益效果：本發(fā)明在信號(hào)分離過程中采用了自適應(yīng)離散小波變換(DWT)去除噪聲和刺激偽影，并分離出誘發(fā)肌電信號(hào)和隨機(jī)肌電信號(hào)。從誘發(fā)肌電信號(hào)和隨機(jī)肌電信號(hào)中提取M波。利用隨機(jī)肌電信號(hào)的功率譜計(jì)算中位數(shù)頻率(MDF)，檢測(cè)M波的峰值到峰值，肌電圖的中頻斜率是否都過零點(diǎn)，然后通過信號(hào)平滑處理、斜率計(jì)算和過零點(diǎn)檢測(cè)來估算肌肉的額疲勞程度。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。