[发明专利]具有疲劳评估功能的电刺激系统

说明书

本发明提出一种具有疲劳评估功能的电刺激系统，包括：复用电极片、EIM激励电流模块、FES刺激电流模块、控制模块和采集模块；所述复用电极片分别连接EIM激励电流模块、FES刺激电流模块和采集模块；所述EIM激励电流模块用于产生激励电流信号；所述FES刺激电流模块用于产生FES刺激信号。具有反馈控制过程简单，静息时测量过程稳定、鲁棒性好、不易受到外界因素的干扰的优势，其反馈信号的幅值大、频率可控、预处理简单。本发明方案在电刺激系统基础上，增加EIM检测环节，将受刺激的局部肌肉疲劳状态实时反馈给系统，避免出现因肌肉疲劳而过度治疗，提高康复效果。

技术领域

本发明涉及电刺激装置领域，尤其涉及一种具有疲劳评估功能的电刺激系统。

背景技术

中国专利（申请号：201510313665.2）提出一种以肌电信号反馈的功能性电刺激闭环控制系统及方法，其通过计算被刺激对象的肌电信号的绝对平均幅值，完成对电刺激的脉冲数的闭环控制调节；该发明提高了闭环功能性电刺激系统的控制精度，实现了肌电信号反馈的功能性电刺激自适应控制。中国专利（申请号：201710905850.X）提出一种基于肌电生物反馈的电刺激闭环系统，其能够实时检测患者肌电水平，并根据肌电水平实时调节刺激电路输出模式，给予相应电刺激干预，从而提升治疗效果。中国专利（申请号：201710296630.1）提出一种基于肌电反馈的多通道刺激装置，其将电刺激与肌电检测软硬件集成形成闭环控制系统，电刺激输出基于相应肌肉肌电信号的检测分析反馈，肌电与电刺激电极分时共用配合度高，兼容性好，在临床上可以达到精确定位与诊断以及靶向刺激治疗的目的。中国专利（申请号：201610826790.8）提出一种基于歩态识别的功能性肌肉电刺激助行装置，其功能性神经肌肉电刺激器的输出端连接表面肌肉刺激电极，通过歩态采集系统识患者的歩态。该发明可实现在线实时反馈的闭环功能性肌肉电刺激的调控，可以起到更佳的助行和康复效果。中国专利（申请号：201510316995.7）提出基于人工与自主控制融合的功能性电刺激运动康复系统及方法，通过前馈控制器根据设定的关节角度生成一个初始电刺强度，之后由阻抗控制器实现自主力与功能性电刺激的协同工作。该发明将受试者的自主运动意识融合到康复训练中，实现有效的运动训练。

以表面肌电作为系统的反馈信号主要是通过采集患者的表面肌电信号（sEMG）来评估患者当前被刺激局部肌肉的疲劳状态来实现对电刺激强度调节的目的。但是sEMG信号微弱、频率较宽，易受到运动噪声、电磁干扰、电极接触阻抗等因素影响，在信号采集、处理和传输等方面较为复杂，需要专业人士在医疗或康复机构开展，使用成本较高、且受时间地点的约束。另一方面，部分患者的患侧肌肉很难检测出sEMG，因此采用该方法的疲劳监测失去作用效果。另外一种是基于轨迹和跟踪控制的方法实现对患者电刺激参数的实时调控。这类方法主要是通过软件算法实现对刺激部位运动轨迹的跟踪，比如患者步态、关节角度等。但是电刺激下的被刺激肌肉存在着滞后性、非线性和时变性等特性以及肌肉疲劳等原因，使得该方法中的算法控制模型不可避免的出现较大的预测误差，使得闭环系统的电刺激治疗效果并不理想。

发明内容

现有的功能性电刺激反馈系统主要有基于表面肌电信号和基于轨迹跟踪控制的两种方法。这两种方法测量操作较复杂，对软硬件的要求较高。且有些患者很难检测出表面肌电信号，因此基于表面肌电信号的电刺激系统普适性不高。本发明从简化测量过程，提高刺激治疗效果，让系统能适用于大部分的角度出发，提出一种具有肌肉疲劳评估功能的电刺激系统。本系统以EIM信号作为系统的实时反馈信号，可以根据不同个体同步更新系统的初始阻抗值。系统通过初始阻抗值的不同，选择不同的电刺激输出强度。随着肌肉疲劳程度的加深，阻抗值不断变化，系统实时调节电刺激输出强度。

针对现有技术存在的不足，本发明提出了一种具有新型结构的具有疲劳评估功能的电刺激系统，本系统从简化测量过程，提高刺激治疗效果，让系统能适用于大部分患者的角度出发，以EIM（Electrical Impedance Myography）信号（具体体现在被刺激局部肌肉的阻抗）作为系统的实时反馈调节信号，通过EIM测量方法得到被刺激局部肌肉的阻抗。