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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201610967457.9 (22)申请日 2016.10.31 (71)申请人 徐钧 地址 430000 湖北省武汉市江岸区胜利街 26号 申请人 何晓阔 (72)发明人 徐钧何晓阔 (74)专利代理机构 武汉科皓知识产权代理事务 所(特殊普通合伙) 42222 代理人 齐晨涵姜学德 (51)Int.Cl. A61N 1/36(2006.01) A61B 5/0488(2006.01) (54)发明名称 偏瘫上下肢协同运动电刺激方法及电刺激 系统 (57)摘要 本发明公开了一。
2、种偏瘫上下肢协同运动电 刺激方法及电刺激系统， 具体为采集健康肢体肌 电信号， 处理及存储， 并在需要时分配给多路脉 冲发生模块， 控制多路电极对上肢或者下肢产生 相应的刺激， 控制偏瘫患者上下肢运动， 使得运 动更协调平稳。 权利要求书2页 说明书3页 附图1页 CN 106492345 A 2017.03.15 CN 106492345 A 1.一种偏瘫上下肢协同运动电刺激方法， 其特征在于， 包括以下步骤： S1分别采集同一人正常上肢或者下肢在同一时刻的肌电信号， 并进行预处理， 得到上 肢若干组多肌群肌电信号数据U1和下肢若干组多肌群肌电信号数据U2； S2将步骤S1中肌电信号数据U1。
3、和肌电信号数据U2进行存储和处理， 且在得到健侧肢体 运动信号时， 调取与健侧肢体协调运动的非健侧肢体上肢多肌群肌电信号数据U1和下肢多 肌群肌电信号U2； S4将上肢多肌群肌电信号数据U1和下肢多肌群肌电信号U2进行多通道电刺激参数配 比， 得到相应组的多通道电刺激参数配比； S5利用多路电极根据多通道电刺激参数配比对需要协调运动的肢体进行电刺激。 2.根据权利要求1所述的偏瘫上下肢协同运动电刺激方法， 其特征在于： 还包括采集非 健侧肢体若干组肌电信号， 并进行预处理， 得到非健侧多肌群肌电信号数据U3。 3.一种实现权利要求1或者2所述的偏瘫上下肢协同运动电刺激方法的电刺激系统， 其 特。
4、征在于： 包括上下肢肌电信号采集模块、 健侧肢体感应模块、 微处理器模块、 存储模块、 多 路脉冲发生模块、 多路电极和电源模块， 其特征在于： 所述上下肢肌电信号采集模块、 健侧 肢体感应模块、 存储模块、 多路脉冲发生模块和多路电极均与微处理器模块连接， 所述多路 电极还与多路脉冲发生模块连接； 所述上下肌电信号采集模块用于采集并预处理同一人正常上肢和下肢的若干组肌电 信号， 并输入给微处理器模块； 所述健侧肢体感应模块用于采集健侧上肢或者下肢的运动信号， 并将运动信号输入给 微处理器模块； 所述微处理器模块用于接收上下肌电信号采集模块和健侧肢体感应模块的信号， 并对 肌电信号和运动信号进。
5、行处理， 控制多路脉冲发生模块产生相应组不同频率不同强度的多 路脉冲， 从而控制非健侧肢体的上肢或者下肢与健侧肢体同步运动； 所述存储模块用于接收微处理器模块的命令存储肌电信号； 所述多路脉冲发生模块用于接收微处理器的指令， 产生相应组不同频率不同强度的多 路电刺激脉冲， 并将此多路脉冲输入给多路电极； 所述多路电极用于接收多路脉冲发生模块的指令产生电极作用于患者非健侧上肢和 下肢; 所述电源模块用于为本系统提供电源。 4.根据权利要求3所述的偏瘫上下肢协同运动电刺激系统， 其特征在于： 所述肌电信号 采集模块还用于采集处理患者非健侧肢体若干组肌电信号; 用于对比监测患者的肢体的恢复程度， 从。
6、而制定合适的刺激强度。 5.根据权利要求4所述的偏瘫上下肢协同运动电刺激系统， 其特征在于： 所述预处理肌 电信号具体为去噪、 放大， 得到更优质的肌电信号。 6.根据权利要求5所述的偏瘫上下肢协同运动电刺激系统， 其特征在于： 该系统还包括 按键显示， 所述按键模块与微处理器连接， 用于设定、 显示、 查询本系统的相关参数、 启动或 者停止本系统。 7.根据权利要求6所述的偏瘫上下肢协同运动电刺激系统， 其特征在于： 该系统还包括 USB通信模块， 所述USB通信模块与所述微处理器连接， 用于与PC机通信。 权利要求书 1/2 页 2 CN 106492345 A 2 8.根据权利要求7所述。
7、的偏瘫上下肢协同运动电刺激系统， 其特征在于： 所述肌电信号 采集模块包括肌电采集器、 信号放大器、 滤波器。 9.根据权利要求8所述的偏瘫上下肢协同运动电刺激系统， 其特征在于： 所述多路脉冲 发生模块采用晶体管， 脉冲频率、 脉宽及幅度均可调节。 权利要求书 2/2 页 3 CN 106492345 A 3 偏瘫上下肢协同运动电刺激方法及电刺激系统 0001 技术领域 0002 本发明涉及医疗器械领域， 具体地指一种偏瘫上下肢协同运动电刺激方法及电刺 激系统。 技术背景 0003 目前， 针对偏瘫， 大多治疗均把重心放在下肢的康复运动上， 对下肢使用电刺激的 方式进行康复治疗。 但步行往往。
8、是一个全身多肌群综合协调收缩的过程， 下肢运动室， 上 肢、 头颈部发生协调性收缩。 为保持身体平衡， 正常行走时双上肢交替前后摆动， 其方向与 同侧下肢的摆动方向和骨盆的旋转方向正好相反， 如当左下肢与左侧骨盆向前摆动和旋转 时， 左上肢向后摆动， 右上肢向前摆动。 此时， 上肢的关节运动主要发生在肩关节， 足跟着地 时为最大伸展， 约为21.1度， 足跟离地时为最大屈曲约为17.4 度， 共约40 度范围。 肘关节 屈伸是在双足同时支撑时改变运动方向， 最大屈曲约为38.9度， 最大伸展约为0.4度共约 40 度范围。 头的上下移动与重心的上下移动几乎一致， 上下振幅约为56cm ， 左右。
9、移动振 幅约为56cm 。 在头的上下， 前后移动的同时， 颈部也作着相应的移位。 所以单纯的对下肢 进行康复训练， 并不能使患者得到一个平滑协调的行走方式。 发明内容 0004 本发明就是针对现有技术的不足， 提供一种使得患者运动更加协调的偏瘫上下肢 协同运动电刺激方法及电刺激系统。 0005 为了实现上述目的， 本发明所设计的一种偏瘫上下肢协同运动电刺激方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： S1分别采集同一人正常上肢或者下肢在同一时刻的肌电信号， 并进行预处理， 得到上 肢若干组多肌群肌电信号数据U1和下肢若干组多肌群肌电信号数据U2； S2将步骤S1中肌电信号数据U1和肌电信号数据U2。
10、进行存储和处理， 且在得到健侧肢体 运动信号时， 调取与健侧肢体协调运动的非健侧肢体上肢多肌群肌电信号数据U1和下肢多 肌群肌电信号U2； S4将上肢多肌群肌电信号数据U1和下肢多肌群肌电信号U2进行多通道电刺激参数配 比， 得到相应组的多通道电刺激参数配比； S5利用多路电极根据多通道电刺激参数配比对需要协调运动的肢体进行电刺激。 0006 进一步地， 还包括采集非健侧肢体若干组肌电信号， 并进行预处理， 得到非健侧多 肌群肌电信号数据U3。 用于对比监测患者的肢体的恢复程度， 从而制定合适的刺激强度。 0007 一种偏瘫上下肢协同运动电刺激系统， 其特殊之处在于： 包括上下肢肌电信号采 集。
11、模块、 健侧肢体感应模块、 微处理器模块、 存储模块、 多路脉冲发生模块、 多路电极， 电源 模块， 其特征在于： 所述上下肢肌电信号采集模块、 健侧肢体感应模块、 存储模块、 多路脉冲 说明书 1/3 页 4 CN 106492345 A 4 发生模块和多路电极均与微处理器模块连接， 所述多路电极还与多路脉冲发生模块连接； 所述上下肌电信号采集模块用于采集并预处理同一人正常侧上肢和下肢的若干组肌 电信号， 并输入给微处理器模块； 所述健侧肢体感应模块用于采集健侧上肢或者下肢的运动信号， 并将运动信号输入给 微处理器模块； 所述微处理器模块用于接收上下肌电信号采集模块和健侧肢体感应模块的信号，。
12、 并对 肌电信号和运动信号进行处理， 控制多路脉冲发生模块产生相应组不同频率不同强度的多 路脉冲， 从而控制非健侧肢体的上肢或者下肢与健侧肢体同步运动； 所述存储模块用于接收微处理器模块的命令存储肌电信号； 所述多路脉冲发生模块用于接收微处理器的指令， 产生相应组不同频率不同强度的多 路电刺激脉冲， 并将此多路脉冲输入给多路电极； 所述多路电极用于接收多路脉冲发生模块的指令产生电极作用于患者非健侧上肢和 下肢。 0008 所述电源模块用于为本体统提供电源。 0009 进一步地， 所述预处理肌电信号具体为去噪、 放大， 得到更优质的肌电信号。 用于 对比监测患者的肢体的恢复程度， 从而制定合适的。
13、刺激强度。 0010 更进一步地， 该系统还包括按键显示模块， 所述按键显示模块与微处理器连接， 用 于设定、 显示、 查询本系统的相关参数、 启动或者停止本系统。 0011 再进一步地， 该系统还包括USB通信模块， 所述USB通信模块与所述微处理器连接， 用于与PC机通信， 便于在PC端对患者的康复状况进行详细的数据分析处理。 0012 再进一步地， 所述肌电信号采集模块包括肌电采集器、 信号放大器、 滤波器。 对所 采集的肌电信号进行预处理， 得到高信噪比的肌电信号。 便于微处理器模块进行处理。 0013 再进一步地， 所述多路脉冲发生模块采用晶体管， 脉冲频率、 脉宽及幅度均可调 节，。
14、 增加脉冲的调节范围。 0014 本发明的优点在于： 采集正常上肢和下肢的肌电信号， 经过处理， 控制多路脉冲发 生模块， 调整多路电极的频率和强度的输出， 从而动态地调整多路电极产生动态的电刺激， 分别刺激上肢或者下肢， 规范上肢或者下肢动作的平滑和稳定。 仿照人体本能的动作电位， 规范动作的平滑和稳定。 附图说明 0015 图1本发明的模块框图。 具体实施方式 0016 下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细描述： 一种偏瘫上下肢协同运动电刺激方法， 其特征在于， 包括以下步骤： S1分别采集同一人正常上肢或者下肢在同一时刻的肌电信号， 并进行预处理， 得到上 肢若干组多肌群肌电信。
15、号数据U1和下肢若干组多肌群肌电信号数据U2； S2将步骤S1中肌电信号数据U1和肌电信号数据U2进行存储和处理， 且在得到健侧肢体 运动信号时， 调取与健侧肢体协调运动的非健侧肢体上肢多肌群肌电信号数据U1和下肢多 说明书 2/3 页 5 CN 106492345 A 5 肌群肌电信号U2； S4将上肢多肌群肌电信号数据U1和下肢多肌群肌电信号U2进行多通道电刺激参数配 比， 得到相应组的多通道电刺激参数配比； S5利用多路电极根据多通道电刺激参数配比对需要协调运动的肢体进行电刺激。 0017 该方法还包括采集非健侧肢体若干组肌电信号， 并进行预处理， 得到非健侧多肌 群肌电信号数据U3。 。
16、用于对比监测患者的肢体的恢复程度， 从而制定合适的刺激强度。 0018 图中所示的仿生多通道神经肌肉电刺激系统， 包括上下肌电信号采集模块， 用于 分别采集处理同一人正常侧上肢和下肢若干组肌电信号， 并输入给微处理器模块； 健侧肢 体感应模块， 用于采集健侧上肢或者下肢的运动信号， 并将运动信号输入给微处理器模块； 存储模块， 用于存储上肢和下肢的肌电信号或者本系统需要使用的其他信号； 微处理器模 块， 用于接收并处理上下肢肌电信号采集模块所采集的若干组肌电信号或者别的需要进行 处理的信号， 微处理器模块接收到肌电信号后将肌电信号输入存储模块中存储， 并在接收 到健侧肢体感应模块信号时， 调取。
17、与健侧肢体协调运动的非健侧肢体肌电信号数据， 进行 处理， 控制多路脉冲发生模块产生相应组不同频率不同强度的多路脉冲， 其中存储模块按 照一定的频率存储的肌电信号， 用于对病人身体状况及康复效果评估的原始数据， 并可作 为确定进一步治疗方案的依据； 多路脉冲发生模块， 用于产生与肌电信号相对应的若干组 多路脉冲信号， 控制多路电极； 多路电极用于作用于患者产生运动。 电源模块， 用于为本系 统提供电源。 0019 本系统还设计有按键显示模块， 实现人机交互， 按键显示模块均与微处理器连接， 按键功能用于设定或查询本系统的相关参数、 启动或者停止本系统。 显示功能用于显示本 系统的相关参数比如治。
18、疗时间、 治疗模式、 启动或者停止的操作情况， 显示模块采用LCD显 示。 为了便于对患者肌电信号及姿态数据进行更细致的分析， 本系统还设计有USB通信模 块， 用于连接PC机通信， PC机通过USB接口读取患者的肌电信号及姿态数据， USB通信模块与 微处理器模块连接。 0020 肌电信号采集模块实现肌电信号的前端信号调理， 为后面的AD采集提供合适的原 始模拟信号， 肌电信号属于微弱信号， 需要进行放大， 为了提高信号的信噪比， 采用仪表放 大器实现信号放大、 并通过滤波器滤除信号中的噪声， 然后经电位抬升电路， 输入至AD， 由 微处理器进行AD数据采集。 多路脉冲发生模块由多个脉冲发生。
19、电路构成， 脉冲发生电路采 用晶体管， 脉冲频率、 脉宽及幅度均可调节。 多路电极由多个电极片构成。 0021 本发明采用两种方式控制多路脉冲发生模块的时间序列， 1、 通过表面电极采集健 侧上肢、 下肢、 躯干不同肌群在步行周期中的动作电位， 将此时间序列用于偏瘫侧肢体， 纠 正偏瘫肢体上、 下肢、 躯干的异常。 2、 通过采集健康人群步行中上肢、 躯干、 下肢肌群的肌电 信号， 寻找到不同年龄段人群的时间序列， 应用与偏瘫患者。 0022 以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式， 其描述较为具体和详细， 但并不能 因此而理解为对发明专利范围的限制。 应当指出的是， 对于本领域的普通技术人员来说， 在 不脱离本发明构思的前提下， 还可以做出若干变形和改进， 这些都属于本发明的保护范围。 因此， 本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。 说明书 3/3 页 6 CN 106492345 A 6 图 1 说明书附图 1/1 页 7 CN 106492345 A 7 。