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一种骨骼肌刺激下收缩活动评估的方法和装置制造方法及图纸

技术编号:15586445 阅读:127 留言:0更新日期:2017-06-13 20:03
本发明专利技术提供一种骨骼肌刺激下收缩活动评估的方法和装置,包括多模态数据采集模块、数据预处理模块,骨骼肌收缩活动指标提取和显示模块、以及报警模块;所述多模态数据采集模块将数据进行采集,所采集到的数据经所述数据预处理模块进行预处理,预处理的数据经所述骨骼肌收缩活动指标提取和显示模块进行提取并对其指标进行评估,当治疗效果不理想时,报警模块会发出警报信号并引起医师的注意,最后由医师确认是否继续治疗和调整刺激治疗仪的参数设置等。本发明专利技术的有益效果是:实时监测和评估刺激治疗下,骨骼肌的收缩活动,进而实时并客观地评价刺激治疗效果。医师可根据客观量化的指标,为受试者制定个性化的刺激治疗方案。

Method and device for evaluating contractile activity under skeletal muscle stimulation

The present invention provides a method and apparatus for stimulation of skeletal muscle contractile activity evaluation, including multi-modal data acquisition module, data processing module, extraction of skeletal muscle contractile activity index and display module and alarm module; the multi modal data acquisition module for data acquisition, the data collected by the the data preprocessing module for pretreatment, pretreatment of data by the skeletal muscle contraction index extraction and display module to extract and evaluate the index, when the treatment effect is not ideal, the alarm module will send alarm signals and cause the attention of physicians, and finally by the physician to confirm whether to continue treatment and adjustment of stimulation the parameter setting. The invention has the beneficial effects of real-time monitoring and evaluating the contractile activity of the skeletal muscle under stimulation treatment, and evaluating the therapeutic effect of stimulation in real time and objectively. According to objective and quantitative indexes, doctors can formulate individualized stimulation treatment program for the subjects.

【技术实现步骤摘要】
一种骨骼肌刺激下收缩活动评估的方法和装置
本专利技术属于运动医学技术、信号处理
和康复仪器
涉及一种基于多模态数据的受刺激下的骨骼肌的收缩活动的实时评估方法和装置。
技术介绍
肢体运动或控制障碍的症状常见于偏瘫患者。据统计,在三甲医院,偏瘫患者占康复科住院量50%以上,约80%的偏瘫患者治疗后仍遗留肢体运动障碍。临床上,对肢体运动控制障碍的治疗,常采用外界刺激的治疗方案,采用力、声、磁或电等物理手段刺激相关骨骼肌等,使对应骨骼肌产生被动收缩活动,旨在阻止骨骼肌萎缩和改善骨骼肌收缩功能并达到神经重塑的效果。但目前临床上对于刺激治疗的刺激强度和刺激时间两种参数的设定尚缺乏可量化评估的手段。例如,临床上,偏瘫患者康复的过程中,常采用电针治疗;其中,电针治疗的刺激强度主要依靠医生与患者在治疗开始时的沟通、调节、再沟通、再调节等环节,最终选择患者达到感觉阈和痛阈之间的4/5处,由于偏瘫患者的感觉相比健康人本就比较迟钝、不敏感,即使通过医师与患者反复的沟通与交流,也不能确定实际上患者的骨骼肌所能承受的刺激强度;电针治疗的刺激时间更依赖于医生的主观经验。目前,在人体运动控制障碍的刺激治疗中,骨骼肌具体是怎样收缩活动的,尚缺少可靠的量化评估手段,而且刺激治疗的刺激强度和刺激时间在治疗过程中是引起肌肉疲劳的直接因素。如果在治疗过程中,患者出现肌肉疲劳,将会导致“误用综合征”,进而导致刺激治疗的治疗效果差,甚至出现逆差效果。因此,人体肢体运动控制障碍的刺激治疗中骨骼肌收缩活动的研究具有重要意义。多数情况下骨骼肌通过肌腱附在骨骼的两端,骨骼和关节自身并没有运动能力,须借力于骨骼肌的收缩,牵动骨骼产生围绕关节的各种运动。人体骨骼系统是一个力学的杠杆系统,刺激治疗亦采用了该运动原理。刺激治疗通过刺激骨骼肌等,实现骨骼肌的收缩活动,最终产生相应的肢体活动。因此,骨骼肌的收缩与肢体运动二者息息相关,量化分析刺激治疗下骨骼肌收缩的活动将是运动康复治疗中的难点与重点。
技术实现思路
为了解决以上技术问题,本专利技术提供一种能够自动实时采集、监测和评估刺激治疗下,基于多模态数据的骨骼肌收缩活动实时评估装置,包括多模态数据采集模块、数据预处理模块,以及骨骼肌收缩活动指标提取和显示模块;所述多模态数据采集模块将数据进行采集,所采集到的数据经所述数据预处理模块进行预处理,预处理的数据经所述骨骼肌收缩活动指标提取和显示模块进行提取并对其指标进行评估。并且,该模块可实现多种模态数据实时地、同步地、独立地采集。本专利技术中的“多种模态数据”是指多模态数据采集模块所采集的数据,该多模态数据包括反应骨骼肌收缩活动时空间形态结构变化的数据、反映骨骼肌收缩活动时的力学振动情况的数据以及反应骨骼肌收缩活动而引起的肢体运动信息的数据。典型的反应骨骼肌收缩活动的空间形态结果变化的技术如超声影像技术,典型的反应骨骼肌收缩活动的力学振动情况的技术如肌动图技术,典型的反应由于骨骼肌收缩活动而引起肢体运动的技术如惯性传感技术。其中,超声影像技术是一种实时、无创的成像方法,自面世以来已经被广泛地应用在医学科研领域,超声可以准确的反映骨骼肌运动过程中的空间形态变化,是研究骨骼肌运动形态特性非常有效的工具,利用超声仪器获取人体肌肉图像并分析得到肌肉的空间结构参数,以此评估肌肉的收缩活动;肌动图是一种力学的、机械的信号,其主要是运动神经元通过激活运动单位引发肌纤维收缩而产生的力学振动,较为直观的反映了骨骼肌收缩活动的整体情况;惯性传感器技术主要用于捕获人体运动信息,具有稳定性高、精准度高、集成度高等优点。本专利技术采用以上技术方案,其优点在于,本专利技术提供一种集成化技术,将骨骼肌收缩活动的空间形态结构采集模块、力学振动信号采集模块和其引起的肢体运动信息采集模块集成化,能够方便、实时、同步、独立地采集骨骼肌收缩活动中分别表征其肌肉空间结构的变化、肌肉力学振动、骨骼肌收缩引起肢体功能运动的多种模态的信号,获得了更丰富的有关骨骼肌收缩活动的信息。优选的,本装置还包括报警模块,所述骨骼肌收缩活动指标提取和显示模块所提取的数据不在参考量范围内,则通过所述报警模块进行报警。本专利技术进一步采用以上技术特征,其优点在于,所述骨骼肌收缩活动指标提取和显示模块为临床上肢体受试者刺激治疗的效果提供客观量化的参考量,辅助医师为受试者制定个性化的刺激治疗方案。当刺激治疗效果不理想时,该装置可向医师发出报警信号,可辅助医师为受试者设定个性化的刺激治疗方案,使受试者在刺激治疗中获得最佳治疗效果。为临床上肢体受试者刺激治疗的效果提供客观量化的参考量,辅助医师为受试者制定个性化的刺激治疗方案。本专利技术利用反映骨骼肌收缩活动时空间形态结构变化的技术、反映骨骼肌收缩活动时的力学振动情况的技术以及反映骨骼肌收缩活动而引起的肢体运动的技术,并将三种技术融合集成,提供一个实时、同步、独立的采集骨骼肌收缩活动的各个信号,并实时评估肌肉收缩活动的集成化装置,为临床上肢体受试者刺激治疗的效果提供客观量化的参考量,如骨骼肌形态结构(如肌肉厚度)变化的周期性下降,骨骼肌力学振动信号和反应骨骼肌收缩活动的肢体运动信息的时域特征出现下降平缓等,辅助医师为受试者制定个性化的刺激治疗方案。优选的,所述多模态数据采集模块采用超声影像数据采集模块、肌动图数据采集模块和惯性传感数据采集模块中的至少一种。目前,已有多种技术被广泛应用在骨骼肌收缩活动的量化评估。量化评估骨骼肌收缩活动技术主要有反映骨骼肌收缩活动时空间形态结构变化的技术(如超声影像技术等)、反映骨骼肌收缩活动时的力学振动情况的技术(如肌动图等)、反映骨骼肌收缩活动时的电活动的技术(如肌电图等)以及反映骨骼肌收缩活动而引起的肢体运动的技术(如惯性传感技术等)等其他技术。本专利技术均可以采用相关的技术进行骨骼肌收缩活动的量化评估,使受试者在刺激治疗中获得最佳治疗效果。优选的,多模态数据采集模块采用骨骼肌收缩活动的空间形态结构采集模块、力学振动信号采集模块和其引起的肢体运动信息采集模块中的至少一种。优选的,预处理的参数预处理的参数采用提取肌肉空间结构参数、肌肉收缩速度、肌力、力学振动信号(如肌动图数据等)的时域和变换域的参数中的至少一种。优选的,对预处理后的惯性传感数据提取表征由于肌肉收缩而引起骨骼运动功能的参数。优选的,所述数据预处理模块包括骨骼肌收缩活动的空间形态结构数据预处理(如超声影像等数据预处理)、力学振动信号预处理(如肌动图等数据预处理)和其引起的肢体运动信息数据预处理(如惯性传感等数据预处理)中的至少一种。本专利技术利用反映骨骼肌收缩活动时的空间形态结构变化的技术、反映骨骼肌收缩活动时的力学振动情况的技术以及反映骨骼肌收缩活动而引起的肢体运动的技术,并将三种技术融合集成,提供一个实时、同步、独立的采集骨骼肌收缩活动的各个信号,并实时评估肌肉收缩活动的集成化装置。优选的,所述预处理包括:对采集的骨骼肌收缩活动的空间形态结构数据(如超声影像图序列)逐帧地自动提取感兴趣的图像信息并进行增强,去噪等处理、力学振动信号(如肌动图等数据)和其引起的肢体运动信息数据(如惯性传感等数据)进行滤波去噪和分帧等处理。本专利技术还提供了一种基于多模态数据的骨骼肌收缩活动实时评估的实时评估方法,包括如下步骤:本文档来自技高网
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一种骨骼肌刺激下收缩活动评估的方法和装置

【技术保护点】
一种骨骼肌刺激下收缩活动评估装置,其特征在于,包括多模态数据采集模块、数据预处理模块,以及骨骼肌收缩活动指标提取和显示模块;所述多模态数据采集模块将数据进行采集,所采集到的数据经所述数据预处理模块进行预处理,预处理的数据经所述骨骼肌收缩活动指标提取和显示模块进行提取并对其指标进行评估。

【技术特征摘要】
1.一种骨骼肌刺激下收缩活动评估装置,其特征在于,包括多模态数据采集模块、数据预处理模块,以及骨骼肌收缩活动指标提取和显示模块;所述多模态数据采集模块将数据进行采集,所采集到的数据经所述数据预处理模块进行预处理,预处理的数据经所述骨骼肌收缩活动指标提取和显示模块进行提取并对其指标进行评估。2.如权利要求1所述的骨骼肌刺激下收缩活动评估装置,其特征在于,本装置还包括报警模块,所述骨骼肌收缩活动指标提取和显示模块所提取的数据不在参考量范围内,则通过所述报警模块进行报警。3.如权利要求1或2所述的骨骼肌刺激下收缩活动评估装置,其特征在于,所述多模态数据采集模块采用超声影像数据采集模块、肌动图数据采集模块和惯性传感数据采集模块中的至少一种。4.如权利要求1或2所述的骨骼肌刺激下收缩活动评估装置,其特征在于,多模态数据采集模块采用骨骼肌收缩活动的空间形态结构采集模块、力学振动信号采集模块和其引起的肢体运动信息采集模块中的至少一种。5.如权利要求1或2所述的骨骼肌刺激下收缩活动评估装置,其特征在于,预处理的参数采用提取肌肉空间结构参数、肌肉收缩速度、肌力、力学振动信号的时域和变换域的参数中的至少一种。6.如权利要求1或2所述的骨骼肌刺激下收缩活动评估装置,其特征在于,对预处理后的骨骼肌收缩活动而引起的...

【专利技术属性】
技术研发人员:周永进杨晓娟石文秀陈昕杨万章
申请(专利权)人:深圳大学
类型:发明
国别省市:广东,44

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