CN101244314A - 用于设置治疗模式的电刺激平台系统、方法及存储媒介 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于设置治疗模式的电刺激平台系统、方法及存储媒介，提升了电刺激治疗设备在使用上的便捷性。其技术方案为：本发明根据实验对象的病症设置预设刺激波的参数和指令，通过反馈的响应信号自动调整实际刺激波相对预设刺激波的误差，最后借助肌电图调整预设刺激波的参数和指令，存储病症对应的预设刺激波的参数和指令的组合。本发明的系统可在线调整和存储多达999个参数组合，可在线实现包括脉冲波、方波、三角波、梯形波、锯齿波的选择，可实现的频率范围为1～1000Hz，占空比为1～99％，峰值电压的最大调节范围为1～140VPP。本发明应用于设置治疗模式的相应电刺激参数的领域。
Description
技术领域
本发明涉及治疗模式的设置系统与方法，尤其涉及一种植入肌体的电刺激治疗模式的各参数的设置系统与方法
背景技术
人体的诸多功能是通过神经肌肉动作电位传导的兴奋过程，也即生物电传导的过程。当神经肌肉损伤或病变导致生物电的信号传导出现异常时，可以表现出不妥的症状，传导过快、过慢或传导丧失将引发肌肉萎缩、疼痛、胃肠功能紊乱不同的疾病。
当外伤或其他病因引发生物电传导异常后，人们开始使用电刺激设备进行治疗。现有的做法是将电刺激器的电极植入到包括大脑、心脏、胃等器官，产生刺激波以替代生物电对神经肌肉进行刺激。
对于不同的病症，刺激波的工作参数是不一样的。例如，预防肌肉萎缩、促进神经再生、减轻疼痛的情况下所需刺激波的工作参数，与改善脊髓损伤后呼吸功能的膈肌功能的情况下所需刺激波的工作参数是不相同的。现有的治疗设备并没有提供这样的功能：对于某个特定的病症，可选择该病症对应的刺激波模式来进行治疗。
发明内容
本发明的目的在于解决上述问题，提供了一种用于设置治疗模式的电刺激平台系统、方法及存储媒介，提升了电刺激治疗设备在使用上的便捷性。
本发明的技术方案为：本发明提供了一种用于设置治疗模式的电刺激平台系统，包括：
一指令编辑单元，编辑和/或修改预设刺激波的参数和指令；
一数据存储器，将调至最佳治疗状态下的刺激波的参数和指令组合记录下来；
一微处理器单元，进一步包括：
一刺激波发生单元，连接该指令编辑单元，接收预设刺激波的参数和指令，并基于该些参数和指令产生相应的实际刺激波信号；
一模型参数对比单元与一自适应调整单元；
一工作波形驱动器单元，连接该微处理器单元，驱动来自该微处理器单元的实际刺激波信号；
一功率放大器单元，连接该工作波形驱动器单元，对该实际刺激波信号进行电能放大；
一功率控制器单元，连接该微处理器单元和功率放大器单元，对功率放大系数进行控制调节；
一电压峰值提升器单元，连接该微处理器单元和功率放大器单元，提升刺激波信号的电压峰值；
一输出电路单元，连接该功率放大器单元，该单元设有输出电极，通过该输出电极将电能放大后的实际刺激波信号作用于负载以构成刺激电场；
一电流检测器单元，连接该功率放大器单元，实时检测刺激波作用于负载的动态响应信号；
一模数转换器单元，连接该电流检测器单元，将该动态响应信号转换成数字信号并形成相应的数学模型；
其中，该微处理器单元中的模型参数对比单元将检测到的动态响应信号的数学模型与预设刺激波参数和指令的预置响应数学模型进行分析参比；以及
该自适应调整单元根据该模型参数对比单元的分析参比结果对实际刺激波参数和指令进行自动修正以使实际刺激波与预设刺激波相一致。
上述的用于设置治疗模式的电刺激平台系统，其中，该系统还包括：
一外设通讯端口，与终端计算机接驳，将数据传输至该终端计算机。
上述的用于设置治疗模式的电刺激平台系统，其中，该系统还包括：
一显示单元，显示该预设刺激波的参数和指令。
本发明基于上述的平台系统，还提供了一种治疗模式的设置方法，包括：
根据实验对象的病症设置预设刺激波的参数和指令；
根据预设刺激波的参数和指令产生实际的刺激波；
该实际的刺激波经波形驱动和功率放大后通过电极输出单元输出至实验对象；
采集实验对象的动态响应信号，并根据该响应信号将实际的刺激波自适应调整至与预设刺激波相一致；
根据肌电图调整预设刺激波的参数和指令，并存储该病症对应的预设刺激波的参数和指令的组合。
本发明还提供了一种治疗模式的存储媒介，存有用于预防肌肉萎缩、促进神经再生、减轻疼痛的刺激波组合，该刺激波的波形是脉冲波、方波和三角波的组合，其频率的调节范围为0.1～100HZ，占空比为1～99％，峰值电压的最大调节范围为1～140VPP。
本发明还提供了一种治疗模式的存储媒介，存有改善脊髓损伤后呼吸功能的膈肌功能的刺激波组合，该刺激波的波形是脉冲波、方波和梯形波的组合，其频率的调节范围为1～100HZ，占空比为1～99％，峰值电压的最大调节范围为1～120VPP。
本发明还提供了一种治疗模式的存储媒介，存有用于改善胃肠功能紊乱的刺激波组合，该刺激波的波形是脉冲波、锯齿波和梯形波的组合，其频率的调节范围为10～100HZ，占空比为1～99％，峰值电压的最大调节范围为1～100VPP。
本发明对比现有技术有如下的有益效果：本发明根据实验对象的病症设置预设刺激波的参数和指令，通过反馈的响应信号自动调整实际刺激波相对预设刺激波的误差，最后借助肌电图调整预设刺激波的参数和指令，存储病症对应的预设刺激波的参数和指令的组合。本发明的系统可在线调整和存储多达999个参数组合，可在线实现包括脉冲波、方波、三角波、梯形波、锯齿波的选择，可实现的频率范围为1～1000HZ，占空比为1～99％，峰值电压的最大调节范围为1～140VPP。
附图说明
图1是本发明的电刺激平台系统的一个较佳实施例的原理图。
图2是本发明的治疗模式设置方法的一个较佳实施例的流程图。
图3a～3c是本发明的三种治疗模式各自对应的刺激波的波形示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。
图1示出了本发明的电刺激平台系统的一个较佳实施例。请参见图1，电刺激平台系统主要包括以下单元：指令编辑单元1、数据存储器2、MCU微处理器单元3、工作波形驱动单元4、功率放大器单元5、输出电路单元6、功率控制器单元7、电压峰值提升器单元8、电流检测器单元9、模数转换器单元10、显示单元11、外设通讯端口12以及电源管理单元13。在MCU微处理器单元3中还设有刺激波发生单元31、模型参数对比单元32和自适应调整单元33。
下面结合图2所示的设置方法的步骤对图1的平台系统的工作原理加以阐述。
步骤S1：基于实验对象的病症，设置对应的预设刺激波的参数和指令。指令编辑单元1可编辑和/或修改预设刺激波的参数和指令，这一步骤由该指令编辑单元1来完成。
步骤S2：根据预设刺激波的参数和指令产生实际的刺激波。MCU微处理器单元3中的刺激波发生单元31连接指令编辑单元1，接收预设刺激波的参数和指令，并基于这些参数和指令产生相应的实际刺激波信号。
步骤S3：对产生的刺激波进行波形驱动和功率放大。
在MCU微处理器单元3的输出端连接工作波形驱动单元4和功率放大器单元5。电压峰值提升器单元8和功率控制器单元7连接在MCU微处理器单元3和功率放大器单元5之间。工作波形驱动单元4对刺激波进行波形驱动。在功率控制器单元7的功率放大控制信号以及电压峰值提升器单元8的峰值提升控制信号的作用下，刺激波在功率放大器单元5中进行电能放大。
步骤S4：将电能放大后的刺激波输出至实验对象。
设有输出电极的输出电路单元6连接功率放大器单元5，将经电能放大的刺激波信号输出至实验对象。
步骤S5：采集实验对象对刺激波信号的动态响应信号。
电流检测器单元9连接功率放大器单元5，接收反馈回来的响应信号并进行取样。
步骤S6：将取样的响应信号转换为数学模型，进行分析参比。
模数转换器单元10连接电流检测器单元9，将动态响应信号转换成数字信号并形成相应的数学模型，并将该数学模型的各个参数(包括幅值、频域等)送至MCU微处理器单元3。
MCU微处理器单元3中的模型参数对比单元32将检测到的动态响应信号的数学模型与预设刺激波的参数数据和指令的预置响应数学模型进行分析参比，找出实际刺激波与预设刺激波之间的差异。
步骤S7：根据分析参比结果自动对实际刺激波进行修正，以使实际刺激波与预设刺激波相一致。
自适应调整单元33根据模型参数对比单元32的分析参比结果对实际刺激波的参数和指令进行自动修正以使实际刺激波与预设刺激波相一致。
步骤S8：根据肌电图，调整刺激波的参数和指令，以使刺激波对该病症的治疗达到最佳效果。参数和指令的重新调整也通过指令编辑单元1完成。
步骤S9：将步骤S8中的刺激波参数和指令的组合记录下来。MCU微处理器单元3上还连接数据存储器2，各个病症对应的刺激波参数和指令的组合存储在该数据存储器2中。
此外，MCU微处理器单元3上还可以连接显示单元11、外设通讯端口12和电源管理模块13。通过显示单元11，刺激波的工作参数和指令都可显示在显示屏上以供操作时参考。本平台系统通过外设通讯端口12与终端计算机连接，与终端计算机交换数据。平台系统中的各种数据传输至终端计算机，由计算机对这些数据进行备份或者进一步的分析。
以上述的电刺激器平台系统和治疗模式设置方法，测得3种典型症状所对应的治疗模式，并将这些治疗模式存储在存储媒介中。
请参见图3a，在预防肌肉萎缩、促进神经再生以及减轻疼痛的情况下，存储媒介中存有对应的治疗模式(也即刺激波组合)。该刺激波的波形是脉冲波、方波和三角波的组合，其频率的可调节范围为0.1～100HZ，占空比为1～99％，峰值电压的最大调节范围为1～140VPP。
请参见图3b，在改善脊髓损伤后呼吸功能的膈肌功能的情况下，存储媒介中存有对应的治疗模式。该刺激波的波形是脉冲波、方波和梯形波的组合，其频率的可调节范围为1～100HZ，占空比为1～99％，峰值电压的最大调节范围为1～120VPP。
请参见图3c，在用于改善胃肠功能紊乱的情况下，存储媒介中存有对应的治疗模式。该刺激波的波形是脉冲波、锯齿波和梯形波的组合，其频率的可调节范围为10～100HZ，占空比为1～99％，峰值电压的最大调节范围为1～100VPP。
应理解，本发明的发明点在于：先根据病症预设多个不同的参数，再对刺激波参数和指令进行调整以使刺激波对该病症的治疗效果达到最佳，存储此时的刺激波参数和指令的组合。
上述实施例是提供给本领域普通技术人员来实现或使用本发明的，本领域普通技术人员可在不脱离本发明的发明思想的情况下，对上述实施例做出种种修改或变化，因而本发明的保护范围并不被上述实施例所限，而应该是符合权利要求书提到的创新性特征的最大范围。
Claims (7)
1. 一种用于设置治疗模式的电刺激平台系统，包括：
一指令编辑单元，编辑和/或修改预设刺激波的参数和指令；
一数据存储器，将调至最佳治疗状态下的刺激波的参数和指令组合记录下来；
一微处理器单元，进一步包括：
一刺激波发生单元，连接该指令编辑单元，接收预设刺激波的参数和指令，并基于该些参数和指令产生相应的实际刺激波信号；
一模型参数对比单元与一自适应调整单元；
一工作波形驱动器单元，连接该微处理器单元，驱动来自该微处理器单元的实际刺激波信号；
一功率放大器单元，连接该工作波形驱动器单元，对该实际刺激波信号进行电能放大；
一功率控制器单元，连接该微处理器单元和功率放大器单元，对功率放大系数进行控制调节；
一电压峰值提升器单元，连接该微处理器单元和功率放大器单元，提升刺激波信号的电压峰值；
一输出电路单元，连接该功率放大器单元，该单元设有输出电极，通过该输出电极将电能放大后的实际刺激波信号作用于负载以构成刺激电场；
一电流检测器单元，连接该功率放大器单元，实时检测刺激波作用于负载的动态响应信号；
一模数转换器单元，连接该电流检测器单元，将该动态响应信号转换成数字信号并形成相应的数学模型；
其中，该微处理器单元中的模型参数对比单元将检测到的动态响应信号的数学模型与预设刺激波参数和指令的预置响应数学模型进行分析参比；以及
该自适应调整单元根据该模型参数对比单元的分析参比结果对实际刺激波参数和指令进行自动修正以使实际刺激波与预设刺激波相一致。
2. 根据权利要求1所述的用于设置治疗模式的电刺激平台系统，其特征在于，该系统还包括：
一外设通讯端口，与终端计算机接驳，将数据传输至该终端计算机。
3. 根据权利要求1所述的用于设置治疗模式的电刺激平台系统，其特征在于，该系统还包括：
一显示单元，显示该预设刺激波的参数和指令。
4. 一种治疗模式的设置方法，包括：
根据实验对象的病症设置预设刺激波的参数和指令；
根据预设刺激波的参数和指令产生实际的刺激波；
该实际的刺激波经波形驱动和功率放大后通过电极输出单元输出至实验对象；
采集实验对象的动态响应信号，并根据该响应信号将实际的刺激波自适应调整至与预设刺激波相一致；
根据肌电图调整预设刺激波的参数和指令，并存储该病症对应的预设刺激波的参数和指令的组合。
5. 一种治疗模式的存储媒介，存有用于预防肌肉萎缩、促进神经再生、减轻疼痛的刺激波组合，该刺激波的波形是脉冲波、方波和三角波的组合，其频率的调节范围为0.1～100HZ，占空比为1～99％，峰值电压的最大调节范围为1～140VPP。
6. 一种治疗模式的存储媒介，存有改善脊髓损伤后呼吸功能的膈肌功能的刺激波组合，该刺激波的波形是脉冲波、方波和梯形波的组合，其频率的调节范围为1～100HZ，占空比为1～99％，峰值电压的最大调节范围为1～120VPP。
7. 一种治疗模式的存储媒介，存有用于改善胃肠功能紊乱的刺激波组合，该刺激波的波形是脉冲波、锯齿波和梯形波的组合，其频率的调节范围为10～100HZ，占空比为1～99％，峰值电压的最大调节范围为1～100VPP。
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