CN102309816B

CN102309816B - 咀嚼肌电刺激治疗仪

Info

Publication number: CN102309816B
Application number: CN2011102954862A
Authority: CN
Inventors: 李光林; 余龙; 耿艳娟; 陈亮
Original assignee: Shenzhen Institute of Advanced Technology of CAS
Current assignee: Shenzhen Institute of Advanced Technology of CAS
Priority date: 2011-09-29
Filing date: 2011-09-29
Publication date: 2013-11-27
Anticipated expiration: 2031-09-29
Also published as: CN102309816A

Abstract

本发明涉及一种咀嚼肌电刺激治疗仪，用于对咀嚼肌萎缩患者进行咀嚼肌康复治疗，包括：信号采集模块、电信号处理模块、控制模块、脉冲发生模块及电刺激治疗模块。该咀嚼肌电刺激治疗仪是一种基于肌电反馈的电刺激咀嚼肌萎缩治疗技术，电刺激的脉冲发射是由来自咀嚼肌的生物电信号启动，电刺激模式与患者的自身恢复情况直接相关，从而使萎缩的咀嚼肌得到相应康复程度的合理锻炼，使萎缩的咀嚼肌恢复得更快。电刺激治疗咀嚼肌萎缩主要是通过用电流脉冲来刺激萎缩的咀嚼肌，使咀嚼肌收缩，治疗效果明显，使用方便，可以促使患者积极加入治疗。

Description

咀嚼肌电刺激治疗仪

【技术领域】

本发明涉及肌肉萎缩治疗领域，尤其涉及一种咀嚼肌电刺激治疗仪。

【背景技术】

咀嚼肌萎缩多发于儿童，孤独症是主要的诱因之一。据国外的一些数据统计，大约有23.2％的孤独症患者存在额面口腔肌运动障碍。在美国，孤独症患病率达1/91，也就是91个孩子中就有一位孤独症患者。另外，随着粉碎机、压榨机等家用产品的出现，人们吃的食物越来越不用咀嚼了，因此越来越多的人出现咀嚼肌废用性萎缩，当然这还和本身的基因和外界环境有关。严重的神经肌肉接头疾病也会导致咀嚼肌萎缩。

传统的咀嚼肌萎缩的临床治疗中，主要以中医理论为基础，结合国外先进的运动疗法为主要康复手段，比如按摩、针灸理疗、药物治疗以及心理康复等。运动疗法是指在医师的指导下，让病人通过咬纱布来使萎缩的咀嚼肌进行锻炼。这种治疗方法依赖于康复医师的指导，训练枯燥而漫长，也难以达到期望的治疗效果。

由于电刺激康复治疗技术已成熟应用于神经系统疾病导致的偏瘫性肌肉萎缩，所以不失为一种治疗咀嚼肌萎缩的方法。传统的电脉冲刺激治疗仪的各项参数需根据患者的适用情况进行设置，电刺激的频率和幅度一经设定，即产生固定的脉冲来刺激肌肉，患者不能主动参与锻炼，疗效有待提高。

【发明内容】

基于此，有必要提供一种能使患者进行主动锻炼的咀嚼肌电刺激治疗仪。

一种咀嚼肌电刺激治疗仪，用于对咀嚼肌萎缩患者进行咀嚼肌康复治疗，包括：信号采集模块、电信号处理模块、控制模块、脉冲发生模块及电刺激治疗模块；所述信号采集模块用于采集咀嚼肌的生物电信号，并将采集的生物电信号发送至所述电信号处理模块；所述电信号处理模块将接收的生物电信号进行放大和滤波处理后转换成数字信号传送至所述控制模块；所述控制模块将接收的数字信号进行处理后，与可调性的电刺激启动阈值进行比较，并控制所述脉冲发生模块产生电刺激脉冲再通过所述电刺激治疗模块对所述咀嚼肌进行电刺激治疗。

在优选的实施方式中，所述信号采集模块包括测量电极和参考电极，所述测量电极与所述参考电极配合采集生物电信号。

在优选的实施方式中，所述测量电极的采样频率为500～1000Hz。

在优选的实施方式中，所述电信号处理模块包括前置放大器、滤波器、陷波器及模数转换器，所述前置放大器对接收的生物电信号进行放大处理，所述滤波器及所述陷波器依次对放大处理后的生物电信号进行滤波处理，所述模数转换器将放大和滤波处理后的生物电信号转换成数字信号发送至所述控制模块。

在优选的实施方式中，所述控制模块包括输入单元、模式选择单元及处理单元，所述输入单元用于从外部调节治疗仪的工作参数，所述模式选择单元用于选择治疗仪的工作模式，所述处理单元对接收的数字信号进行处理，并将处理结果同输入的电刺激启动阈值进行比较，符合条件时控制所述脉冲发生模块产生电刺激脉冲。

在优选的实施方式中，所述工作参数包括工作时间、脉冲的幅值、频率、占空比及启动阈值。

在优选的实施方式中，所述模式选择单元包括人工调节单元和自动调节单元，所述人工调节单元用于从外界输入工作参数，所述自动调节单元实时接收来自生物电信号的数字信号，并根据所述数字信号的强弱自动调节工作参数。

在优选的实施方式中，所述脉冲发生模块包括数模转换单元及脉冲调制单元，所述数模转换单元将接收来自控制模块的数字信号转换成模拟脉冲信号，所述脉冲调制单元将所述模拟脉冲信号转换成双脉冲信号。

在优选的实施方式中，所述双脉冲信号为双向方形电流型脉冲、双向梯形电流型脉冲或双向三角形电流型脉冲。

在优选的实施方式中，所述双脉冲信号的频率为1Hz～10Hz，脉冲电流为1mA～7mA。

在优选的实施方式中，所述电刺激治疗模块包括发射电极正电极和发射电极负电极。

在优选的实施方式中，所述发射电极正电极与所述测量电极为同一个电极。

本发明的咀嚼肌电刺激治疗仪是一种基于肌电反馈的电刺激咀嚼肌萎缩治疗技术，当患者有意识的做咀嚼运动时，通过测得的微弱EMG信号来触发控制脉冲发生模块发射相应频率、幅值及占空比的电脉冲信号来刺激萎缩的咀嚼肌，从而使咀嚼肌得到主动锻炼。该治疗仪电刺激的脉冲发射是由来自咀嚼肌的生物电信号启动，电刺激模式与患者的自身恢复情况直接相关，从而使萎缩的咀嚼肌得到相应康复程度的合理锻炼，使萎缩的咀嚼肌恢复得更快。电刺激治疗咀嚼肌萎缩主要是通过用电流脉冲来刺激萎缩的咀嚼肌，使咀嚼肌收缩，治疗效果明显，使用方便，可以促使患者积极加入治疗。此外，本发明的肌电反馈的电刺激咀嚼肌萎缩治疗技术设定的启动阈值因人因时而异，让患者对目标可望而又可及，其输出的脉冲频率和、幅值以及占空比等工作参数会随着肌电的特征而进行相应变化，从而本发明的咀嚼肌电刺激治疗仪普遍适用于不同的咀嚼肌萎缩患者。

【附图说明】

图1为一实施例的咀嚼肌电刺激治疗仪的模块示意图；

图2为图1实施例中的电信号处理模块示意图。

【具体实施方式】

下面主要结合附图及具体实施例对咀嚼肌电刺激治疗仪作进一步详细的说明。

如图1所示，一实施例的咀嚼肌电刺激治疗仪100包括：信号采集模块110、电信号处理模块120、控制模块130、脉冲发生模块140及电刺激治疗模块150。信号采集模块110用于采集咀嚼肌的生物电信号，并将采集的生物电信号发送至电信号处理模块120。电信号处理模块120将接收的生物电信号进行放大和滤波处理后转换成数字信号传送至控制模块130。控制模块130将接收的数字信号进行处理后，与可调性的电刺激启动阈值进行比较，并控制脉冲发生模块140产生电刺激脉冲，再通过电刺激治疗模块150对咀嚼肌萎缩患者进行电刺激治疗。

本实施例的信号采集模块110包括一测量电极112和一参考电极114。优选的，使用时，参考电极114贴于患者活动较少的耳背部位，测量电极112贴于患者咀嚼肌的一端，测量电极112与参考电极114配合采集生物电信号，如患者皮肤表层的肌电信号等。患者咀嚼肌发生功能性萎缩时，其神经肌肉信号传导还是比较健康的，当患者想做咀嚼动作时，咀嚼肌收缩无力但是会发生轻微的颤动，此时会在咀嚼肌表面产生EMG信号(肌电信号)。用贴于体表的双电极就可以采集患者的肌电信号。测量电极112的采样频率优选为500～1000Hz。此外，生物电信号还可以为人机接口技术的脑电信号和周围神经电信号等，这些信号同样包含一定的肌肉运动信息。

请结合图2，电信号处理模块120包括前置放大器122、滤波器124、陷波器126及模数转换器128。电信号处理模块120将双电极采集的生物电信号进行放大和滤波处理后转换成数字信号传送至控制模块130，其中，前置放大器122对接收的生物电信号进行放大处理，滤波器124及陷波器126依次对放大处理后的生物电信号进行滤波处理，模数转换器128将放大和滤波处理后的生物电信号转换成数字信号传送至控制模块130。双电极采集得到的肌电信号一般是比较微弱的，而且噪声干扰较大，因此，电信号处理模块需要对采集的生物电信号进行放大和滤波处理以得到微弱的肌电信号。优选的，滤波器124包括一高通滤波器和一低通滤波器。高通滤波器和低通滤波器的带宽范围在5～450Hz之间。陷波器的带宽为50Hz。

控制模块130包括输入单元132、模式选择单元134及处理单元136。输入单元132用于从外部调节治疗仪的工作参数。模式选择单元134用于选择治疗仪的工作模式，包括人工调节单元和自动调节单元(图未示)。其中，人工调节单元用于从外界输入工作参数；自动调节单元实时接收来自生物电信号的数字信号，并根据所述数字信号的强弱自动调节工作参数。处理单元136对接收的数字信号进行处理，并将处理结果同工作参数进行比较，符合条件时控制脉冲发生模块140产生电刺激脉冲。控制模块130可以从外部输入工作参数和选择工作模式，在人工调节的工作模式下，医师(使用者)根据使用者的自身情况从输入单元130设定工作时间、脉冲幅值、频率及占空比、启动阈值等工作参数，这些工作参数因人因时而异，经处理单元136处理后的数字信号与输入的启动阈值进行比较，当其低于启动阈值时，控制脉冲发生模块140产生输入单元130给定要求的电刺激脉冲。在自动调节的工作模式下，输入单元130设定工作时间，并给定初始的脉冲幅值、频率、占空比及启动阈值等工作参数，测量电极用于EMG信号的实时测量，作为闭环反馈参数输入到处理单元136，通过计算自动更新脉冲幅值、频率、占空比及启动阈值等工作参数，控制脉冲发生模块140产生相应的电刺激脉冲。肌电反馈的电刺激咀嚼肌萎缩治疗技术设定的启动阈值因人因时而异，让患者对目标可望而又可及，其输出的脉冲频率和、幅值以及占空比会随着肌电的特征而进行相应变化，从而该咀嚼肌电刺激治疗仪100普遍适用于不同的咀嚼肌萎缩患者。

脉冲发生模块140包括数模转换单元142及脉冲调制单元144。数模转换单元142将接收来自控制模块的数字信号转换成模拟脉冲信号。脉冲调制单元144中设有放大电路及脉冲调制电路等，脉冲调制单元144将模拟脉冲信号放大后转换成双脉冲信号。优选的，双脉冲信号可以为双向方形电流型脉冲、双向梯形电流型脉冲或双向三角形电流型脉冲。双脉冲信号的频率优选为1Hz～10Hz，脉冲电流优选为1mA～7mA。

本实施例的电刺激治疗模块150为一对发射电极：正电极152和负电极154。正电极152及负电极154分别贴于咀嚼肌的两端。进一步优选的，该发射电极正电极152可以分时复用，当采集EMG信号时，其用作测量电极；当刺激咀嚼肌时其用作发射电极正电极，贴于咀嚼肌的一端，另一个发射电极只用作发射电极负电极，贴于咀嚼肌的另一端，二者配合对咀嚼肌进行电刺激治疗。

本发明的咀嚼肌电刺激治疗仪100是一种基于肌电反馈的电刺激咀嚼肌萎缩治疗技术，当患者有意识的做咀嚼运动时，通过测得的微弱EMG信号来触发控制脉冲发生模块140发射相应频率、幅值及占空比的电脉冲信号来刺激萎缩的咀嚼肌，从而使咀嚼肌得到主动锻炼。该治疗仪100电刺激的脉冲发射是由来自咀嚼肌的生物电信号启动，电刺激模式与患者的自身恢复情况直接相关，从而使萎缩的咀嚼肌得到相应康复程度的合理锻炼，使萎缩的咀嚼肌恢复得更快。电刺激治疗咀嚼肌萎缩主要是通过用电流脉冲来刺激萎缩的咀嚼肌，使咀嚼肌收缩，治疗效果明显，使用方便，可以促使患者积极加入治疗。

此外，本发明的肌电反馈的电刺激咀嚼肌萎缩治疗技术设定的启动阈值因人因时而异，让患者对目标可望而又可及，其输出的脉冲频率、幅值以及占空比会随着肌电的特征而进行相应变化，从而本发明的咀嚼肌电刺激治疗仪100普遍适用于不同的咀嚼肌萎缩患者。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本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。

Claims

1.一种咀嚼肌电刺激治疗仪，用于对咀嚼肌萎缩患者进行咀嚼肌康复治疗，其特征在于，包括：信号采集模块、电信号处理模块、控制模块、脉冲发生模块及电刺激治疗模块；所述信号采集模块用于采集咀嚼肌的生物电信号，并将采集的生物电信号发送至所述电信号处理模块；所述电信号处理模块将接收的生物电信号进行放大和滤波处理后转换成数字信号传送至所述控制模块；所述控制模块将接收的数字信号进行处理后，与可调性的电刺激启动阈值进行比较，并控制所述脉冲发生模块产生电刺激脉冲再通过所述电刺激治疗模块对所述咀嚼肌进行电刺激治疗；所述信号采集模块包括测量电极和参考电极，所述测量电极与所述参考电极配合采集生物电信号；所述测量电极的采样频率为500～1000Hz；所述电信号处理模块包括前置放大器、滤波器、陷波器及模数转换器，所述前置放大器对接收的生物电信号进行放大处理，所述滤波器及所述陷波器依次对放大处理后的生物电信号进行滤波处理，所述模数转换器将放大和滤波处理后的生物电信号转换成数字信号发送至所述控制模块；所述控制模块包括输入单元、模式选择单元及处理单元，所述输入单元用于从外部调节治疗仪的工作参数，所述模式选择单元用于选择治疗仪的工作模式，所述处理单元对接收的数字信号进行处理，并将处理结果同输入的电刺激启动阈值进行比较，符合条件时控制所述脉冲发生模块产生电刺激脉冲；所述工作参数包括工作时间、脉冲的幅值、频率、占空比及启动阈值；所述模式选择单元包括人工调节单元和自动调节单元，所述人工调节单元用于从外界输入工作参数，所述自动调节单元实时接收来自生物电信号的数字信号，并根据所述数字信号的强弱自动调节工作参数；所述脉冲发生模块包括数模转换单元及脉冲调制单元，所述数模转换单元将接收来自控制模块的数字信号转换成模拟脉冲信号，所述脉冲调制单元将所述模拟脉冲信号转换成双脉冲信号；所述双脉冲信号为双向方形电流型脉冲、双向梯形电流型脉冲或双向三角形电流型脉冲；所述双脉冲信号的频率为1Hz～10Hz，脉冲电流为1mA～7mA；所述电刺激治疗模块包括发射电极正电极和发射电极负电极；所述发射电极正电极与所述测量电极为同一个电极。