[发明专利]一种肌电反馈控制的电刺激装置及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及医疗器械领域，特别涉及一种肌电反馈控制的电刺激装置及其控制方法。

背景技术

神经肌肉电刺激(Neuromuscular Electrical Stimulation，NMES)是经由完整的周边神经系统传导电流，以引起肌肉收缩的一种电刺激方式。最初，临床治疗与研究者皆着重于周边神经受伤后，麻痹肌肉的复健，到上世纪70年代中期，神经肌肉电刺激的使用才引起广泛的注意。目前，神经肌肉电刺激被应用到广泛的物理治疗和康复等领域，如运动员肌肉训练，研究表明通过一定模式的电刺激能有效增强运动员的综合运动素质水平，是运动员进行综合素质训练的较好手段；又如在防止失去神经控制的肌肉萎缩的应用，大量研究者试验表明通过电刺激能有效预防肌肉萎缩，为活动不便的残疾人恢复运动功能提供了基础。

但是，肌肉产生动作电位不仅要求刺激达到一定的强度，而且要求刺激强度的变率足够大，否则即使刺激的强度很大，也不能引起动作电位发生，即肌肉对该模式的电刺激产生了适应性，这时，电刺激的作用被抑制，效果将变差甚至变无，而且可能会对肌肉造成不必要的损伤，因此在电刺激过程中，要保持刺激始终有效，需要在肌肉产生适应性时，调整刺激的刺激模式。

目前使用的电刺激器大多是开环刺激，没有反馈环节，对刺激模式的选择，常用方法是采用临床或试验的经验值，且治疗始终采用该刺激模式，没有考虑刺激对肌肉的作用是否真实有效，刺激的效果没有始终处于最佳状态。

发明内容

为了能够对刺激模式进行调整，得到不同刺激模式下的刺激效果，本发明提供了一种肌电反馈控制的电刺激装置及其控制方法，

一种肌电反馈控制的电刺激装置，所述肌电反馈控制的电刺激装置包括：采集电极、肌电放大处理单元、信号处理与控制单元、电刺激产生单元和刺激电极，

所述采集电极采集受试对象的肌电信号，将所述肌电信号传送到所述肌电放大处理单元，所述肌电放大处理单元将所述肌电信号转换成数字肌电信号，并将所述数字肌电信号传送到所述信号处理与控制单元，所述信号处理与控制单元对所述数字肌电信号进行肌电幅值的计算，获取肌电幅值，判断所述肌电幅值是否等于最佳肌电幅值，如果是，刺激模式不变，所述电刺激产生单元产生刺激模式的刺激波形，通过所述刺激电极对受试对象进行刺激治疗；如果否，所述电刺激产生单元和所述信号处理与控制单元调整所述刺激模式，获取调整后刺激模式，将所述调整后刺激模式作为下次刺激的刺激模式，所述电刺激产生单元产生刺激模式的刺激波形，通过所述刺激电极对受试对象进行刺激治疗。

所述最佳肌电幅值小于等于肌电幅值最大值，且大于等于预设倍数的肌电幅值最大值。

所述肌电放大处理单元包括：肌电放大单元和模数转换单元，所述肌电放大单元将所述肌电信号转换成放大滤波后的模拟肌电信号，所述模数转换单元将所述模拟肌电信号转换成数字肌电信号。

所述肌电放大单元包括：一级放大电路和二级放大电路，其中，所述一级放大电路包括：高通滤波器、低通滤波器和工频陷波电路，所述高通滤波器的截止频率为10Hz，所述低通滤波器的截止频率为1000Hz，所述工频陷波电路的频率为50Hz，通过所述高通滤波器、所述低通滤波器将所述肌电信号的频带限制在10-1000Hz，通过所述工频陷波电路和所述二级放大电路转换成放大滤波后的0-3V模拟肌电信号。

所述电刺激产生单元包括：数模转换电路、功率放大电路和隔离输出电路，所述信号处理与控制单元在定时器的中断服务程序中设定所述数模转换电路的参数，通过所述功率放大电路和所述隔离输出电路，生成至少一种刺激模式的刺激波形。

一种肌电反馈控制的电刺激装置的控制方法，所述方法包括以下步骤：

(1)将刺激电极安放在受试对象肌肉的运动点上，采集电极安放在受试对象肌腹上，与肌纤维平行；

(2)根据临床和试验选择刺激模式，采用刺激模式的刺激串进行电刺激，刺激串结束后，停止刺激；

(3)所述采集电极提取预设时间肌电信号，经电刺激产生单元转换后传送到信号处理与控制单元，所述信号处理与控制单元经过计算，得到肌电幅值，并获取最佳肌电幅值；

(4)判断所述肌电幅值是否等于所述最佳肌电幅值，如果是，执行步骤(5)；如果否，执行步骤(6)；

(5)所述刺激模式不变，所述电刺激产生单元产生刺激模式的刺激波形，通过所述刺激电极对受试对象进行刺激治疗，刺激串结束后，停止刺激，重新执行步骤(2)；