本发明专利技术公开了一种功能性电刺激装置结合CPM康复器的康复治疗评估系统。电极模块贴至待测量位点表面，肌电采集模块从电极模块获取原始sEMG信号并发送上位机处理模块，上位机处理模块从肌电采集模块获取sEMG信号并滤波，再数据处理得到电刺激强度和反馈电刺激参数发送功能性电刺激模块，CPM康复模块接收外部实时角度参数，功能性电刺激模块接收电刺激强度实时反馈控制电刺激，接收反馈电刺激参数和实时角度参数更新反馈控制位点。本发明专利技术智能调节电刺激在人体表面的参数和位点，达到适应人体实时状态的效果，同时加上下肢关节康复期CPM，能够结合主动运动和被动运动，提供患者肌肉活性并且减少持续的电刺激也会带来肌肉疲劳的问题。问题。问题。
【技术实现步骤摘要】
功能性电刺激装置结合CPM康复器的康复治疗评估系统
[0001]本专利技术属于生物医学工程领域的一种健康评估系统，尤其是涉及一种基于表面肌电信号(Surface Electromyography，sEMG)反馈的功能性电刺激装置结合持续被动运动(Continuous Passive Motion，CPM)康复器的康复治疗评估系统和方法。
技术介绍
[0002]随着当前社会人口老龄化的趋势越来越显著，骨与关节损耗的人群数量逐渐增多，骨折术后康复，尤其是废用性肌萎缩及其治疗康复方法近年来越来越受到医疗从业者的关注。废用性肌萎缩是一种在临床上很常见的骨与关节损伤并发症，其具体表现为肌肉体积萎缩、肌肉失活、肌肉力量下降等。
[0003]目前常用的预防与治疗废用性肌萎缩的方法可以大致分为运动疗法与物理疗法。运动疗法一般是通过运动和功能训练相结合的方式来提高肌肉抗氧化应激能力、增大骨骼肌的体积、促进骨骼肌血液循环，从而促进废用性肌萎缩的康复。常见的运动疗法包括被动运动、阻抗运动和耐力运动等。阻抗运动和耐力运动属于患者的主动运动，其具体形式有很多种，但是对于一些术后初期或重度废用性肌萎缩患者而言，进行主动运动并不太现实，通常采用的是被动运动疗法。目前被动运动疗法辅助设备主要是CPM康复器，它能够让肢体进行持续被动运动，从而促进骨关节软骨再生和修复。但是因为它只能让肢体被动运动，因此肢体缺乏主动运动，肌肉活性提高的程度是有限的。物理疗法也是目前被广泛采用的治疗废用性肌萎缩的方法，特别是对于一些肢体无法移动而不能采用运动疗法的患者，例如骨折前期病人。物理疗法包括低频电刺激疗法、中频电刺激疗法、热疗、针灸等等。电刺激疗法是目前最流行的物理疗法，它能够强化患侧肌肉收缩来预防和治疗废用性肌萎缩，但是由于个体生理特性的差异性，电刺激的参数选择是一个比较困难的问题，经常只能依靠医生的经验以及患者的主观感受。此外，持续的电刺激也会带来肌肉疲劳的问题，如何有效精准地实施个性化的电刺激是目前主要需解决的问题。另外，单一电刺激产生的转矩比较小，很难让患者实现精确的动作，电刺激和CPM的有效结合也成为发展趋势。
[0004]国内对于sEMG信号采集作为评估手段、功能性电刺激作为康复手段的研究一直在进行中，于2018年9月14号公开的中国专利CN109107039B，公开了一种肌电反馈与电刺激辅助式下肢康复训练器，这一专利技术中提出了基于肌电信号反馈的形式控制电刺激进行康复训练。上述装置中的反馈治疗形式过于单一，无法根据人体关节运动的主动性进行调节。
技术实现思路
[0005]为了解决
技术介绍
中存在的问题，本专利技术提供了一种基于sEMG反馈的功能性电刺激装置结合CPM康复器的康复治疗评估系统和方法。
[0006]本专利技术的技术方案如下：
[0007]包括电极模块、肌电采集模块、功能性电刺激模块、CPM康复模块和上位机处理模块；
[0008]所述的电极模块，贴至待测量健侧和患侧对应位点表面；
[0009]所述的肌电采集模块，和电极模块电连接，从电极模块获取健侧和患侧的原始sEMG信号并发送到上位机处理模块；
[0010]所述的上位机处理模块，分别和肌电采集模块、功能性电刺激模块电连接，从肌电采集模块获取sEMG信号并进行数据滤波处理，再通过基于肌电反馈电刺激的算法进行数据处理得到电刺激强度和反馈电刺激参数，然后发送给功能性电刺激模块；
[0011]所述的CPM康复模块，和功能性电刺激模块电连接，用于接收外部输入的实时角度参数；
[0012]所述的功能性电刺激模块，和电极模块电连接，从上位机处理模块接收电刺激强度实时反馈控制电极模块施加电刺激，同时分别从上位机处理模块和PM康复模块接收反馈电刺激参数和实时角度参数进行处理更新电刺激位点，然后发送到电刺激强度实时反馈控制调整电刺激位点。
[0013]所述肌电采集模块包括滤波电路、放大器和模数转换器，滤波电路从电极模块接收原始肌电信号进行低通滤波处理后发送到放大器，放大器对滤波后的肌电信号进行放大后发送到模数转换器，模数转换器对放大后的肌电信号进行模数转换后发送到上位机处理模块。
[0014]所述的肌电信号为sEMG信号。
[0015]所述电极模块的数量为多个。所述电极模块粘贴于患侧处治疗位点，所述治疗位点为大腿部位的股内侧肌，股外侧肌，股直肌，用于收集患侧相应的肌电信息。
[0016]所述肌电采集模块和所述功能性电刺激模块的电极模块可以同时进行复用。
[0017]所述肌电采集模块包括采集主控单元，采集主控单元用于控制采集单元和传输单元，由滤波电路、放大器和模数转换器构成了采集单元，采集单元经传输单元和采集主控单元连接，采集主控单元接收来自上位机处理模块的初始化信息并解析完成后对采集单元电路进行控制；
[0018]所述传输单元由ATWINC1510无线传输模块组成，负责所述肌电采集模块与所述上位机处理模块的无线数据传输。
[0019]所述的康复治疗评估系统按照以下方式进行功sEMG反馈的功能性电刺激：
[0020](1)将电极模块贴至人体待测量的健侧和患侧对应位点表面；
[0021](2)初始化上位机处理模块和CPM康复模块；
[0022](3)初始化肌电采集模块与功能性电刺激模块；
[0023](4)进行肌电采集电刺激反馈阶段：
[0024]将健侧和患侧进行CPM康复往返运动，同时由功能性电刺激模块控制电极模块对健侧和患侧的电刺激位点施加电刺激，
[0025]通过肌电采集模块从电极模块获取健侧和患侧的原始sEMG信号并发送到上位机处理模块，
[0026]在经上位机处理模块后台进行数据滤波处理，再通过基于肌电反馈电刺激的算法进行数据计算得出电刺激强度和反馈电刺激参数，然后通过另一个线程将实时的电刺激强度并发送给功能性电刺激模块，将反馈电刺激参数发送到功能性电刺激模块，由功能性电刺激模块按电刺激强度实时反馈控制电极模块施加电刺激；
[0027](5)进行角度反馈电刺激阶段：
[0028]在进行肌电采集电刺激反馈阶段的同时，所述功能性电刺激模块根据所述CPM康复模块反馈输入的实时角度参数结合反馈电刺激参数进行处理更新电刺激位点，然后发送到电刺激强度实时反馈控制调整电刺激位点，实现智能刺激患侧对应角度的发力肌肉的效果。
[0029]1、一种基于sEMG信号的闭环反馈电刺激的模式：
[0030]所述康复治疗评估系统根据sEMG信号进行闭环反馈电刺激控制，通过反馈算法将sEMG信号的特征值反馈映射为电刺激强度，并作用到患侧上，具体为：
[0031]首先让健侧进行特定动作并同时采集sEMG信号，然后让患侧做相同动作并同时采集sEMG信号，最后通过计算得到健侧与患侧的sEMG信号的RMS偏差值，表示为：
[0032]RMS
bias
＝RMS
unaffected
‑
RMS
af本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种功能性电刺激装置结合CPM康复器的康复治疗评估系统，其特征在于，包括电极模块、肌电采集模块、功能性电刺激模块、CPM康复模块和上位机处理模块；所述的电极模块，贴至待测量健侧和患侧对应位点表面；所述的肌电采集模块，和电极模块电连接，从电极模块获取健侧和患侧的原始sEMG信号并发送到上位机处理模块；所述的上位机处理模块，分别和肌电采集模块、功能性电刺激模块电连接，从肌电采集模块获取sEMG信号并进行数据滤波处理，再通过基于肌电反馈电刺激的算法进行数据处理得到电刺激强度和反馈电刺激参数，然后发送给功能性电刺激模块；所述的CPM康复模块，和功能性电刺激模块电连接，用于接收外部输入的实时角度参数；所述的功能性电刺激模块，和电极模块电连接，从上位机处理模块接收电刺激强度实时反馈控制电极模块施加电刺激，同时分别从上位机处理模块和PM康复模块接收反馈电刺激参数和实时角度参数进行处理更新电刺激位点，然后发送到电刺激强度实时反馈控制调整电刺激位点。2.根据权利要求1所述的基于sEMG反馈的功能性电刺激装置结合CPM康复器的康复治疗评估系统，其特征在于，所述肌电采集模块包括滤波电路、放大器和模数转换器，滤波电路从电极模块接收原始肌电信号进行低通滤波处理后发送到放大器，放大器对滤波后的肌电信号进行放大后发送到模数转换器，模数转换器对放大后的肌电信号进行模数转换后发送到上位机处理模块。3.根据权利要求2所述的基于sEMG反馈的功能性电刺激装置结合CPM康复器的康复治疗评估系统，其特征在于，所述肌电采集模块包括采集主控单元，采集主控单元用于控制采集单元和传输单元，由滤波电路、放大器和模数转换器构成了采集单元，采集单元经传输单元和采集主控单元连接，采集主控单元接收来自上位机处理模块的初始化信息并解析完成后对采集单元电路进行控制。4.根据权利要求3所述的基于sEMG反馈的功能性电刺激装置结合CPM康复器的康复治疗评估系统，其特征在于，所述传输单元由ATWINC1510无线传输模块组成，负责所述肌电采集模块与所述上位机处理模块的无线数据传输。5.根据权利要求1所述的基于sEMG反馈的功能性电刺激装置结合CPM康复器的康复治疗评估系统，其特征在于，所述的康复治疗评估系统按照以下方式进行功sEMG反馈的功能性电刺激：(1)将电极模块贴至人体待...
【专利技术属性】
技术研发人员：冯刚，陈海鲁，金浩，董树荣，颜瑞健，
申请(专利权)人：海宁树健科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。