CN104523271B - 一种肌电测痛装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种肌电测痛装置，包括刺激电极、记录电极、恒流刺激器以及RⅢ检测器，刺激电极与恒流刺激器电连接，恒流刺激器与RⅢ检测器数据连接，所述记录电极与RⅢ检测器数据连接，所述RⅢ检测器，用于记录恒流刺激器的输出电流、接收记录电极的记录的电压数据，并根据肌电测痛方法，判断痛阈；所述RⅢ检测器包括：信号放大器、滤波器、模数转换电路、存储器、比较器以及判断器。本发明解决了现有临床测痛手段，依赖于主观报痛，结果不准确的技术问题。

Description

一种肌电测痛装置
技术领域
本发明属于医疗器械领域，更具体地，涉及一种肌电测痛装置。
背景技术
疼痛是体内外伤害性刺激引起的一种复杂的心理生物学过程，是临床上某些疾病常见的一种症状，既是生理学的一种感觉类型，又是心理学的一种不愉快的情绪。疼痛是一种主观体验，对这种主观感受进行定量分析是临床工作必须进行的，其直接关系到对患者的诊断分级、选择治疗方法、观察病情变化、评定治疗效果以及有关疼痛的研究工作。但临床上衡量疼痛在很大程度上是依赖于病人和医生或护士之间的口头对话，没有仪器和设备能够定量评估疼痛强度，独立完整地描述患者的疼痛感受，告知我们应如何施以治疗。
目前的临床测痛手段，如痛阈测定，主要是通过患者主观报痛，由于病人和医护人员之间的主观表达，差异性巨大，无法客观的测定痛阈，不利于临床诊治的规范以及推广。
实验用测痛方法和仪器，虽然较为客观，但需要搭建复杂的屏蔽装置，导致仪器规模较大，测痛结果分析较为复杂，且对被测对象有一定生理损伤，不适合临床应用。
因此亟需开发一种适合临床应用的、无损便携、结果分析客观便捷的测痛方法和测痛装置。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种肌电测痛装置，其目的在于通过仪器和程序去除噪声，替代检测RⅢ反射，测定痛阈，由 此解决现有临床测痛手段依赖于主观报痛，检测结果不准确以及实验仪器规模庞大，不易于携带等问题。
为实现上述目的，按照本发明一种肌电测痛装置，其特征在于，包括刺激电极、记录电极、恒流刺激器以及RⅢ检测器，刺激电极与恒流刺激器电连接，恒流刺激器与RⅢ检测器数据连接，所述记录电极与RⅢ检测器数据连接；
所述RⅢ检测器，用于记录恒流刺激器的输出电流、接收记录电极的记录的电压数据，并根据肌电测痛方法，判断痛阈；所述RⅢ检测器包括：信号放大器、滤波器、模数转换电路、存储器、比较器以及判断器；所述信号放大器与记录电极电相连，所述滤波器与信号放大器相连，所述模数转换电路与滤波器相连，所述比较器与模数转换电路和存储器相连，所述判断器与比较器和存储器相连，所述存储器与比较器、判断器以及恒流刺激器相连。
优选地，所述存储器，用于记录恒流刺激器的输出电流、RⅢ反射阈值、梯度重复次数；
所述信号放大器，用于接受记录电极的电压信号并放大，将放大后的信号输出给滤波器；
所述滤波器，用于将信号放大器输出的信号，进行滤波形成规整的电压波形信号，输出给模数转换电路；
所述模数转换电路，用于将滤波器输出的电压波形信号，转换成数字信号，输出给比较器；
所述比较器，采集潜伏期内的电压峰值，并将其与存储器中记录的RⅢ反射阈值进行比较，当潜伏期内的电压峰值高于RⅢ反射阈值时，输出检测到RⅢ反射的判断信号，否则输出为检测到RⅢ反射的判断信号，判断信号输出给判断器；
所述判断器，用于根据比较器的输出信号、存储器中的刺激器的输出 电流、及梯度重复次数，获得恰能引起RⅢ反射次数超过梯度重复次数半数的刺激器的输出电流，作为痛阈。
优选地，所述恒流刺激器的电流输出范围是1.0mA至20.0mA，具备输出过流保护功能。
优选地，所述记录电极和刺激电极为贴片电极。
优选地，肌电测痛方法包括以下步骤：
(1)采集RⅢ反射阈值：在股二头肌肌腱处，设置参考电极；在股二头肌短头肌腹处，设置工作电极；记录电压差作为股二头肌背景放电，以背景放电的1.5倍至2.2倍作为RⅢ反射阈值；
(2)检测电刺激下RⅢ反射：
(2-1)启动梯度电流刺激，每梯度重复奇数次，每次刺激步骤为：
对外踝关节后的腓神经按照梯度电流值进行电流刺激；采集股二头肌短头肌腹处，潜伏期为90～180毫秒潜伏期内的电压峰值；
(2-2)对于步骤(2-1)采集的电压峰值，当其值超过步骤(1)确定的RⅢ反射阈值时，判断该次刺激引起了RⅢ反射；
(3)判断痛阈：根据步骤(2)检测得到的各电流梯度刺激下RⅢ反射次数，将引起RⅢ反射次数超过梯度重复次数半数的梯度电流作为痛阈。
优选地，所述梯度电流刺激，包括电流梯度递增刺激和电流梯度递减刺激。
优选地，步骤(1)以背景放电的2倍作为RⅢ反射阈值。
优选地，所述电极为贴片电极。
优选地，步骤(2)两次刺激之间间隔5秒至15秒。
优选地，步骤(2)电流刺激采用的波宽范围为1ms至10ms，频率范围为0.1Hz至20Hz。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
(1)本发明提供的肌电测通方法，通过多次检测RⅢ反射，确定痛阈，不依赖被测者主观报痛，测痛结果具有可靠的信度和效度，适合临床推广应用。
(2)本发明提供的肌电测痛装置，以小型记录分析仪代替肌电图机，用RⅢ反射的肌电计数代替肌电定量测痛，与现有的测痛装置相比，无需单独设置屏蔽装置，仪器体积大大减小，便于携带，且不会对被测对象产生损伤，适合临床应用。
附图说明
图1是本发明提供的肌电测痛方法流程示意图；
图2是本发明提供的肌电测痛装置结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
本发明提供的肌电测痛方法，如图1所示，包括以下步骤：
(1)采集RⅢ反射阈值：在股二头肌肌腱处，设置参考电极；在股二头肌短头肌腹处，设置工作电极；记录电压差作为股二头肌背景放电，以背景放电的1.5倍至2.2倍作为RⅢ反射阈值；优选地，以背景放电的2倍作为RⅢ反射阈值。
(2)检测电刺激下RⅢ反射：
(2-1)启动梯度电流刺激，每梯度重复奇数次，两次刺激之间间隔5秒至15秒，每次刺激步骤为：
对外踝关节后的腓神经按照梯度电流值进行电流刺激，优选地，电流刺激采用的波宽范围为1ms-10ms，频率范围为0.1Hz-20Hz；采集股二头肌 短头肌腹处，潜伏期为90～180毫秒潜伏期内的电压峰值；优选地，所述梯度电流刺激，包括电流梯度递增刺激和电流梯度递减刺激。
(2-2)对于步骤(2-1)采集的电压峰值，当其值超过步骤(1)确定的RⅢ反射阈值时，判断该次刺激引起了RⅢ反射；
(3)判断痛阈：根据步骤(2)检测得到的各电流梯度刺激下RⅢ反射次数，将引起RⅢ反射次数超过梯度重复次数半数的梯度电流作为痛阈。
优选地，所述电极采用贴片电极，以方便无损刺激。
本发明提供的肌电测痛装置，如图2所示，包括刺激电极、记录电极、恒流刺激器以及RⅢ检测器，刺激电极与恒流刺激器电连接，恒流刺激器与RⅢ检测器数据连接，所述记录电极与RⅢ检测器数据连接；所述恒流刺激器的电流输出范围是1.0mA至20.0mA，具备输出过流保护功能。所述记录电极和刺激电极为贴片电极。
所述RⅢ检测器，用于记录恒流刺激器的输出电流、接收记录电极的记录的电压数据，并根据本发明提供的方法，判断痛阈；包括：信号放大器、滤波器、模数转换电路、存储器、比较器以及判断器；所述滤波器实现物理去除干扰，替代铜制屏蔽笼功能；所述信号放大器与记录电极电相连，所述滤波器与信号放大器数据连接，所述模数转换电路与滤波器数据连接，所述比较器与模数转换电路和存储器相连，所述判断器与比较器和存储器数据连接，所述存储器与比较器、判断器以及恒流刺激器数据连接。其中：
存储器，用于记录恒流刺激器的输出电流、RⅢ反射阈值、梯度重复次数；
信号放大器，用于接受记录电极的电压信号，将有效信号放大并输出给滤波器；
滤波器，用于将信号放大器输出的信号，进行滤波、去除干扰，形成规整的电压波形信号，输出给模数转换电路；
模数转换电路，用于将滤波器输出的电压波形信号，转换成数字信号，输出给比较器；
比较器，采集潜伏期内的电压峰值，并将其与存储器中记录的RⅢ反射阈值进行比较，当潜伏期内的电压峰值高于RⅢ反射阈值时，输出检测到RⅢ反射的判断信号，否则输出为检测到RⅢ反射的判断信号，判断信号输出给判断；
判断器，用于根据比较器的输出信号、存储器中的刺激器的输出电流、及梯度重复次数，获得恰能引起RⅢ反射次数超过梯度重复次数半数的刺激器的输出电流，作为痛阈。
以下为实施例：
实施例1
一种肌电测痛方法，包括以下步骤：
(1)采集RⅢ反射阈值：在股二头肌肌腱处，设置参考电极；在股二头肌短头肌腹处，设置工作电极，所述参考电极与工作电极均采用贴片电极；记录电压差作为股二头肌背景放电，以背景放电的1.5倍作为RⅢ反射阈值。
(2)检测电刺激下RⅢ反射：
(2-1)启动电流梯度递增刺激，每梯度重复奇数次7，两次刺激之间间隔5秒，每次刺激步骤为：
对外踝关节后的腓神经按照梯度电流值进行电流刺激，电流刺激采用的波宽为1ms，频率为20Hz；采集股二头肌短头肌腹处，潜伏期为90-180毫秒潜伏期内的电压峰值。
(2-2)对于步骤(2-1)采集的电压峰值，当其值超过步骤(1)确定的RⅢ反射阈值时，判断该次刺激引起了RⅢ反射；
(3)判断痛阈：根据步骤(2)检测得到的各电流梯度刺激下RⅢ反射次数，将引起RⅢ反射次数超过梯度重复次数半数的梯度电流作为痛阈。
实施例2
一种肌电测痛方法，包括以下步骤：
(1)采集RⅢ反射阈值：在股二头肌肌腱处，设置参考电极；在股二头肌短头肌腹处，设置工作电极，所述参考电极与工作电极均采用贴片电极；记录电压差作为股二头肌背景放电，以背景放电的2倍作为RⅢ反射阈值。
(2)检测电刺激下RⅢ反射：
(2-1)启动电流梯度递增刺激，每梯度重复奇数次5，两次刺激之间间隔10秒，每次刺激步骤为：
对外踝关节后的腓神经按照梯度电流值进行电流刺激，电流刺激采用的波宽为5ms，频率为10Hz；采集股二头肌短头肌腹处，潜伏期为90-180毫秒潜伏期内的电压峰值。
(2-2)对于步骤(2-1)采集的电压峰值，当其值超过步骤(1)确定的RⅢ反射阈值时，判断该次刺激引起了RⅢ反射；
(3)判断痛阈：根据步骤(2)检测得到的各电流梯度刺激下RⅢ反射次数，将引起RⅢ反射次数超过梯度重复次数半数的梯度电流作为痛阈。
实施例3
一种肌电测痛方法，包括以下步骤：
(1)采集RⅢ反射阈值：在股二头肌肌腱处，设置参考电极；在股二头肌短头肌腹处，设置工作电极，所述参考电极与工作电极均采用贴片电极；记录电压差作为股二头肌背景放电，以背景放电的2.2倍作为RⅢ反射阈值。
(2)检测电刺激下RⅢ反射：
(2-1)启动电流梯度递减刺激，每梯度重复奇数次3，两次刺激之间间隔15秒，每次刺激步骤为：
对外踝关节后的腓神经按照梯度电流值进行电流刺激，电流刺激采用 的波宽为10ms，频率为0.1Hz；采集股二头肌短头肌腹处，潜伏期为90-180毫秒潜伏期内的电压峰值。
(2-2)对于步骤(2-1)采集的电压峰值，当其值超过步骤(1)确定的RⅢ反射阈值时，判断该次刺激引起了RⅢ反射；
(3)判断痛阈：根据步骤(2)检测得到的各电流梯度刺激下RⅢ反射次数，将引起RⅢ反射次数超过梯度重复次数半数的梯度电流作为痛阈。
实施例4
一种肌电测痛装置，如图2所示，包括刺激电极、记录电极、恒流刺激器以及RⅢ检测器，刺激电极与恒流刺激器电连接，恒流刺激器与RⅢ检测器数据连接，所述记录电极与RⅢ检测器数据连接；所述恒流刺激器的电流输出范围是1.0mA至20.0mA，所述记录电极和刺激电极为贴片电极。刺激器输出波形：脉冲波，重复频率0.1HZz-20Hz，可预置；脉冲宽度：1ms-10ms可预置。
所述RⅢ检测器，电流刺激采用的波宽为1ms，频率为10Hz；采集股二头肌短头肌腹处，潜伏期为180毫秒潜伏期内的电压峰值。采用电流梯度递增刺激，每梯度重复3次，两次刺激之间间隔10秒，用于记录恒流刺激器的输出电流、接收记录电极的记录的电压数据，并根据本发明提供的方法，判断痛阈；包括：信号放大器、滤波器、模数转换电路、存储器、比较器以及判断器；所述信号放大器与记录电极电相连，所述滤波器与信号放大器数据连接，所述模数转换电路与滤波器数据连接，所述比较器与模数转换电路和存储器相连，所述判断器与比较器和存储器数据连接，所述存储器与比较器、判断器以及恒流刺激器数据连接。其中：
存储器，用于记录恒流刺激器的输出电流、RⅢ反射阈值、梯度重复次数，采用多次可擦写的闪存作为存储器；
信号放大器，用于接受记录电极的电压信号并放大，将放大后的信号输出给滤波器；放大器增益：>10000倍。
滤波器，用于将信号放大器输出的信号，进行滤波形成规整的电压波形信号，输出给模数转换电路；
模数转换电路，A/D分辨率：8位，用于将滤波器输出的电压波形信号，转换成数字信号，输出给比较器；
比较器，采集潜伏期内的电压峰值，并将其与存储器中记录的RⅢ反射阈值进行比较，当潜伏期内的电压峰值高于RⅢ反射阈值时，输出检测到RⅢ反射的判断信号，否则输出为检测到RⅢ反射的判断信号，判断信号输出给判断；
判断器，用于根据比较器的输出信号、存储器中的刺激器的输出电流、及梯度重复次数，获得恰能引起RⅢ反射次数超过梯度重复次数半数的刺激器的输出电流，作为痛阈。
其它系统参数指标如下：
1、供电电压：AC 220V±10％。
2、整机功耗：<6W。
3、工作环境温度：0℃—50℃。
4、共模抑制比：>110dB。
5、采样速率：5KHz。
6、触摸显示屏：5寸真彩电阻屏、分辨率800*480。
7、电源纹波：<10mV。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种肌电测痛装置，其特征在于，包括刺激电极、记录电极、恒流刺激器以及RⅢ检测器，刺激电极与恒流刺激器电连接，恒流刺激器与RⅢ检测器数据连接，所述记录电极与RⅢ检测器数据连接；
所述RⅢ检测器，用于记录恒流刺激器的输出电流、接收记录电极的记录的电压数据，并根据肌电测痛方法，判断痛阈；所述RⅢ检测器包括：信号放大器、滤波器、模数转换电路、存储器、比较器以及判断器；所述信号放大器与记录电极电相连，所述滤波器与信号放大器相连，所述模数转换电路与滤波器相连，所述比较器与模数转换电路和存储器相连，所述判断器与比较器和存储器相连，所述存储器与比较器、判断器以及恒流刺激器相连。
2.如权利要求1所述的肌电测痛装置，其特征在于，所述存储器，用于记录恒流刺激器的输出电流、RⅢ反射阈值、梯度重复次数；
所述信号放大器，用于接受记录电极的电压信号并放大，将放大后的信号输出给滤波器；
所述滤波器，用于将信号放大器输出的信号，进行滤波形成规整的电压波形信号，输出给模数转换电路；
所述模数转换电路，用于将滤波器输出的电压波形信号，转换成数字信号，输出给比较器；
所述比较器，采集潜伏期内的电压峰值，并将其与存储器中记录的RⅢ反射阈值进行比较，当潜伏期内的电压峰值高于RⅢ反射阈值时，输出检测到RⅢ反射的判断信号，否则输出为检测到RⅢ反射的判断信号，判断信号输出给判断器；
所述判断器，用于根据比较器的输出信号、存储器中的刺激器的输出电流、及梯度重复次数，获得恰能引起RⅢ反射次数超过梯度重复次数半数的刺激器的输出电流，作为痛阈。
3.如权利要求1所述的肌电测痛装置，其特征在于，所述恒流刺激器的电流输出范围是1.0mA至20.0mA，具备输出过流保护功能。
4.如权利要求1所述的肌电测痛装置，其特征在于，所述记录电极和刺激电极为贴片电极。
5.如权利要求1所述的肌电测痛装置，其特征在于，肌电测痛方法包括以下步骤：
(1)采集RⅢ反射阈值：在股二头肌肌腱处，设置参考电极；在股二头肌短头肌腹处，设置工作电极；记录电压差作为股二头肌背景放电，以背景放电的1.5倍至2.2倍作为RⅢ反射阈值；
(2)检测电刺激下RⅢ反射：
(2-1)启动梯度电流刺激，每梯度重复奇数次，每次刺激步骤为：
对外踝关节后的腓神经按照梯度电流值进行电流刺激；采集股二头肌短头肌腹处，潜伏期为90～180毫秒潜伏期内的电压峰值；
(2-2)对于步骤(2-1)采集的电压峰值，当其值超过步骤(1)确定的RⅢ反射阈值时，判断该次刺激引起了RⅢ反射；
(3)判断痛阈：根据步骤(2)检测得到的各电流梯度刺激下RⅢ反射次数，将引起RⅢ反射次数超过梯度重复次数半数的梯度电流作为痛阈。
6.如权利要求5所述的肌电测痛装置，其特征在于，所述梯度电流刺激，包括电流梯度递增刺激和电流梯度递减刺激。
7.如权利要求5所述的肌电测痛装置，其特征在于，步骤(1)以背景放电的2倍作为RⅢ反射阈值。
8.如权利要求5所述的肌电测痛装置，其特征在于，所述电极为贴片电极。
9.如权利要求5所述的肌电测痛装置，其特征在于，步骤(2)两次刺激之间间隔5秒至15秒。
10.如权利要求5所述的肌电测痛装置，其特征在于，步骤(2)电流刺激采用的波宽范围为1ms至10ms，频率范围为0.1Hz至20Hz。
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