【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及医疗
,尤其涉及一种表面肌电信号作为同步信号触发体外膈肌起搏器的方法及应用这种方法的装置。
技术介绍
人体的呼吸相关肌肉主要有膈肌、肋间外肌、胸大肌、腹肌、胸锁乳突肌等,其中膈肌和肋间外肌是最主要的吸气肌。吸气时,膈肌收缩,膈顶下将,胸腔增大;呼气时,膈肌舒张,膈顶上升,胸腔缩小。吸气时,肋间外肌收缩,肋骨向上向外运动,体积增大;呼气时,肋间外肌舒张,肋骨向下向内运动,体积缩小。用力吸气时,除了膈肌、肋间外肌的收缩,胸大肌、胸锁乳突肌等发生收缩,参与扩张胸廓。用力呼气时,除了膈肌、肋间外肌的舒张,肋间内肌、腹肌等发生收缩,参与收缩胸廓。研究表明,吸气期间吸气肌的肌电信号出现,随着吸气努力的增加,吸气肌的肌电信号也增强;而吸气肌的肌电信号随吸气的结束和呼气的开始而消失。如果能够采集到吸气肌的肌电信号并准确地确定吸气开始和结束的时间点,并以这些时间点控制体外膈肌起搏器的信号输出,则可以实现良好的人机同步。肌电信号(EMG)是众多肌纤维中运动单元动作电位(MUAP)在时间和空间上的叠加。表面肌电信号(SEMG)是浅层肌肉EMG和神经干上电活动在皮肤表面的综合效应,能在一定程度上反映神经肌肉的活动;相对于针电极EMG,SEMG在测量上具有非侵入性、无创伤、操作简单等优点。因而,SEMG在临床医学、人机功效学、康复医学以及体育科学等方面均有重要的实用价值。表面肌电信号是肌肉收缩时伴随的电信号,是在体表无创检测肌肉活动的重要方法。我们研究分析表面肌电信号的检测与分析方法,也包括检测技术与装置及利用表面肌电信号反馈控制外部装置的方法等。膈肌 ...
【技术保护点】
一种表面肌电信号作为同步信号触发体外膈肌起搏器的方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:1)、采集吸气肌(包括但不限于膈肌、肋间外肌、胸大肌、胸锁乳突肌)的表面肌电信号,使用仪表放大电路进行多级放大,采用右腿驱动提高采集放大电路的抗共模干扰能力,通过低通滤波滤除噪音,高通滤波来滤除极化电压、伪迹和不稳定成分,陷波和梳状滤波去除工频及其谐波干扰;2)、进行包络计算,使用均方根算法实现,采取包络值大于阈值表示肌肉收缩,阈值根据一定时段包络值的均值确定。3)、产生同步信号,同步信号用来标记吸气肌收缩的起、止时间,由于心电信号幅值通常大于呼吸肌的肌电信号,但心电的短时过零率远小于肌电的短时过零率,可以用短时过零率来区分心电还是呼吸肌的肌电信号,由于同步信号标记了吸气肌收缩的起、止时间,可利用同步信号触发体外膈肌起搏器的信号输出。
【技术特征摘要】
1.一种表面肌电信号作为同步信号触发体外膈肌起搏器的方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:1)、采集吸气肌(包括但不限于膈肌、肋间外肌、胸大肌、胸锁乳突肌)的表面肌电信号,使用仪表放大电路进行多级放大,采用右腿驱动提高采集放大电路的抗共模干扰能力,通过低通滤波滤除噪音,高通滤波来滤除极化电压、伪迹和不稳定成分,陷波和梳状滤波去除工频及其谐波干扰;2)、进行包络计算,使用均方根算法实现,采取包络值大于阈值表示肌肉收缩,阈值根据一定时段包络值的均值确定。3)、产生同步信号,同步信号用来标记吸气肌收缩的起、止时间,由于心电信号幅值通常大于呼吸肌的肌电信号,但心电的短时过零率远小于肌电的短时过零率,可以用短时过零率来区分心电还是呼吸肌的肌电信号,由于同步信号标记了吸气肌收缩的起、止时间,可利用同步信号触发体外膈肌起搏器的信号输出。2.如权利要求1所述的表面肌电信号作为同步信号触发体外膈肌起搏器的方法,其特征在于:所述同步信号产生的条件为某一小段时间内的平均包络值大于设定的阈值而且短时过零率大于某个设定值。3.如权利要求1所述的表面肌电信号作为同步信号触发体外膈肌起搏器的方法,其特征在于:在吸气肌收缩时体外膈肌起搏器输出电刺激信号给膈神经,在吸气肌停止收缩时体外膈肌起搏器不输出电刺激信号给膈神经。4.如权利要求1所述的表面肌电信号作为同步信号触发体外膈肌起搏器的方法,其特征在于:上述过程生成的同步信号用来控制体外膈肌起搏器的信号输出。5.如权利要求1-4所述的表面肌电信号作为同步信号触发体外膈肌起搏器的方法,其特征在于:当同步信号的电平为高时,电子开关接通使体外膈肌起搏器的治疗信号输出。6.如权利要求1-4所述的表面肌电信号作为同步信号触发体外膈肌起搏器的方法,其特征在于:当同步信号的电平为低时,电子开关断开使体外膈肌起搏器的治疗信号不能输出。7.一种表面肌电信号作为同步信号触发体外膈肌起搏器的方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:1)、功能需求及参数取值a、对体表膈肌肌电测量电路的输出信号进行采样和AD转换,精度为12bit,采样频率初选4K/s;b、对信号作四阶低通滤波和工频陷波处理;c、计算肌电包络,并形成同步信号,以此同步信号控制体外膈肌起搏器的信号输出;2)、滤波、包络计算和同步信号产生算法a、四阶低通滤波与工频陷波低通滤波和工频陷波,其脉冲传递函数为:其中G(z)表示系统输出变量的脉冲序列的z变换,滤波器输入和输出分别记为u和y,则其差分方程表示为:y(k)=-b1y(k-1)-b2y(k-2)-b3y(k-3)-b4y(k-4)-b5y(k-5)-b6y(k-6)+a0u(k)+a1u(k-1)+a2u(k-2)+a3u(k-3)+a4u(k-4)+a5u(k-5)+a6u(k-6)(2)其中,参数可根据巴特沃斯低通滤波器或连续信号滤波器离散化等设计方法来确定;b、包络计算包络计算借鉴了均方根算法实现,其计算方法为:En(k)=0.125En(k-3)+0.25En(k-2)+0....
【专利技术属性】
技术研发人员:黄晓蔚,
申请(专利权)人:广州雪利昂生物科技有限公司,
类型:发明
国别省市:广东;44
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