CN110840696A - 一种绳带pnf组合式康复系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种绳带PNF组合式康复系统，包括与康复控制模块电性连接的肌肉电刺激模块、肌肉放松模块、绑带辅助康复模块、康复评价模块，康复控制模块包括用于获取和分析肌电信号的肌电模块、主动康复子模块、被动康复子模块；绑带辅助康复模块包括用于固定健肢关节点的健肢节点控制子模块、用于根据康复控制模块的控制指令进行康复动作的气动肌肉外骨骼、用于捆绑患肢的绑带。本发明的绳带PNF组合式康复系统，大大增强了患者的本体感觉输入和刺激，增强了助力运动、由于绳带的牵拉和扩张，训练模式多样，通过绳带结合PNF技术训练步态控制协调大大改善。

Description

一种绳带PNF组合式康复系统
技术领域
本发明属于医疗设备领域，尤其涉及一种绳带PNF组合式康复系统。
背景技术
现有脑卒中治疗康复模式单一，不能实现多关节、多肌群参与的整体康复运动，是单一肌肉的活动，关节的运动性、稳定性、控制能力的提高效果差，不能够实现分离运动和协调控制能力的提高，患者的本体感觉输入和刺激较差，健侧的关节点在康复训练中容易出现等张运动带出严重的代偿模式，整体康复效果不好。
发明内容
为解决现有脑卒中治疗康复模式单一，整体康复效果不好的问题，本发明提供了一种绳带PNF组合式康复系统。
本发明是这样实现的，本发明的绳带PNF（本体感觉神经肌肉促进疗法，Proprioceptive Neuromuscular Facilitation）组合式康复系统包括与康复控制模块电性连接的肌肉电刺激模块、肌肉放松模块、绑带辅助康复模块、康复评价模块；
肌肉电刺激模块用于通过肌肉电刺激装置的传导电流刺激患肢肌肉；
肌肉放松模块用于对传导电流刺激过的患肢肌肉进行放松；
康复控制模块包括用于获取和分析肌电信号的肌电模块、主动康复子模块、被动康复子模块；
绑带辅助康复模块包括用于固定健肢关节点的健肢节点控制子模块、用于根据康复控制模块的控制指令进行康复动作的气动肌肉外骨骼、用于捆绑患肢的绑带；
每根气动肌肉外骨骼靠关节近端安装一个压力传感器，在每个关节处安装一个增量式角度传感器和一个绝对式角度传感器；
康复评价模块用于将从患肢获取的肌电信号的时域特征与健肢对应动作的时域特征进行比较以获得两者的相似度，并结合患者的关节活动度得出康复评价结果。
为进一步提高康复效果，本系统采用主动康复模式和被动康复模式以适应不同康复阶段或康复效果的患者，具体是由肌电模块获取康复动作启动时的肌电信号，如果该肌电信号的计算阈值大于预设值则肌电模块向主动康复子模块发送主动康复控制信号，否则肌电模块向被动康复子模块发送被动康复控制信号。
被动康复模式和主动康复模式具体是通过气动肌肉外骨骼作为执行机构实现，气动肌肉外骨骼靠关节近端安装的压力传感器反馈的压力数值大于预设值，则气动肌肉外骨骼采用抗全部阻力康复模块执行康复动作，否则气动肌肉外骨骼采用抗重力康复模块或抗部分阻力康复模块执行康复动作。
为能够更准确全面的获取肌电信号，肌电信号采用基于能量信息的平均绝对值、基于信息复杂度的波形长度、基于频率信息的过零点数及斜率变号次数四种时域特征。
本发明的绳带PNF组合式康复系统，大大增强了患者的本体感觉输入和刺激，增强了助力运动、由于绳带的牵拉和扩张，训练模式多样，通过绳带结合PNF技术训练步态控制协调大大改善。
附图说明
图1是本发明实施例提供的绳带PNF组合式康复系统的结构示意图；
图中：1、康复控制模块；1-1、肌电模块；1-2、主动康复子模块；1-3、被动康复子模块；2、肌肉电刺激模块；3、肌肉放松模块；4、绑带辅助康复模块；5、康复评价模块。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下。
下面结合附图对本发明的结构作详细的描述。
本发明的绳带PNF组合式康复系统，包括与康复控制模块1电性连接的肌肉电刺激模块2、肌肉放松模块3、绑带辅助康复模块4、康复评价模块5；
肌肉电刺激模块2用于通过肌肉电刺激装置的传导电流刺激患肢肌肉；
在本发明实施例中，对患者患侧肢体上肢的关键肌，如冈上肌、三角肌、肱二头肌、肱三头肌、前臂的旋前圆肌、患侧下肢的胫前肌、臀中肌股四头肌和小腿三头肌等肌肉进行电刺激，使被电刺激的肌肉处于处于一定的紧张状态；使用ME294四通道神经肌肉电刺激仪（生产厂家：美国梅特勒公司）进行治疗，参数如下：电源为220～240VAC、输入电流为2.3A、脉冲频率为80Hz、波宽300ms，15min/次，2 次/天，一周治疗5天。
肌肉放松模块3用于对传导电流刺激过的患肢肌肉进行放松，可采用人工按摩挤压或者市场上现有的按摩产品实现；一紧一松来对周围神经进行刺激和加强肌肉的活性；
康复控制模块1包括用于获取和分析肌电信号的肌电模块1-1、主动康复子模块1-2、被动康复子模块1-3；
使用四个Delsys单差分肌电传感器进行肌电信号采集，传感器电极间距为10mm，参考水凝胶电极贴附于待康复的关节处。作为对照，在患者接受到康复动作指令后，先由健肢完成康复动作，采用健肢完成动作过程中的肌电信号作为标准肌电信号，患者在电极贴附前，先使用酒精清洁湿润皮肤以减少皮肤电极接口特性不同造成的肌电信号采样差异；
肌电信号采用基于能量信息的平均绝对值、基于信息复杂度的波形长度、基于频率信息的过零点数及斜率变号次数四种时域特征。
平均绝对值，i=1，...，N；
其中，N是分析窗口长度，i为窗口中第i个采样点。
波形长度，i=1，...，N。
过零点数
Figure 85308DEST_PATH_IMAGE001
；
如果 x≥threshold ，sgn（x）=1，否则，sgn（x）=0。
斜率变号次数
Figure 471290DEST_PATH_IMAGE002
；
如果 x≥threshold ，f（x）=1，否则，f（x）=0。
绑带辅助康复模块包括用于固定健肢关节点的健肢节点控制子模块、用于根据康复控制模块的控制指令进行康复动作的气动肌肉外骨骼、用于捆绑患肢的绑带；
每根气动肌肉外骨骼靠关节近端安装一个压力传感器，在每个关节处安装一个增量式角度传感器和一个绝对式角度传感器；
每根气动肌肉靠关节近端串联一个力传感器，用于期待能够肌肉在线建模、辨识患者意图和评测患者关节力矩。每个关节安装２个角度传感器（欧姆龙，E6J-C和E6J-A），增量式和绝对式各１个，增量式角度传感器用于高精度反馈控制， 绝对式角度传感器用于初始位置标定和安全检测。控制软件采用Simulink XPCTarget实时控制平台，与表面电刺激器通过RS232串口进行实时通讯协调控制；1个NI PCI-6229采集卡能输出４路DA，压力信号、力传感器信号经过PCI-6229采集卡AD反馈到实时系统，増量式和绝对式角度传感器分别通过PCI-6229和串口反馈给控制系统。
康复评价模块5用于将从患肢获取的肌电信号的时域特征与健肢对应动作的时域特征进行比较以获得两者的相似度，并结合患者的关节活动度（例如患者在听到医生康复动作后到压力传感器检测到关节近处肌电信号的时间长短、肌电信号的强弱等）自行制定康复评价标准；
肌电模块1-1获取康复动作启动时的肌电信号，如果该肌电信号的计算阈值大于预设值则肌电模块向主动康复子模块发送主动康复控制信号，否则肌电模块向被动康复子模块发送被动康复控制信号；气动肌肉外骨骼靠关节近端安装的压力传感器反馈的压力数值大于预设值，则气动肌肉外骨骼采用抗全部阻力康复模块执行康复动作，以促进患者肌肉力量的恢复；否则，气动肌肉外骨骼采用抗重力康复模块或抗部分阻力康复模块执行康复动作，即气动外骨骼不提供外部阻力或者提供非常小的外部阻力以适应患者肌肉力量不足的情况；
本发明实施例的绳带PNF组合式康复系统，通过以下步骤实现康复治疗：
步骤一、使用肌肉电刺激装置对患者患侧肢体上肢的关键肌，如冈上肌、三角肌、肱二头肌、肱三头肌、前臂的旋前圆肌，患侧下肢的胫前肌、臀中肌股四头肌和小腿三头肌等肌肉进行刺激，使其处于一定的紧张状态；
步骤二、使用推拿手法以揉捏拿的方式对上述关键肌进行放松，一紧一松来对周围神经进行刺激和加强肌肉的活性；
步骤三、利用绳带捆绑关键肌，哑铃固定关键点以引导患者的力量使用和加强患者本体感觉，通过现有PNF康复技术，通过手的接触、语言口令，视觉引导来影响运动模式，按照正常的运动发展顺序，运用适当的感觉信息刺激本体感受器，使某些特定的运动模式中的肌群发生收缩，促进功能性运动产生，软瘫期脑梗塞患者应在病情允许1周后可始，不论任何原因引起的脑出血患者应根据出血量的大小及血压稳定情况，多在两周后开始做被动感觉刺激下的对角螺旋运动；
绳带PNF组合式康复治疗技术针对不同阶段的患者设有不同的治疗应对方案，这将大大提高该技术的应用广泛性。此外绳带PNF组合式康复治疗技术能以刺激关键点和肌肉的方式很好的引导和激活患者的力量，并且弹性绑带在为患者提供助力的同时又能提供一定的阻力，使患者不仅能得到用力方向的引导又能在绑带和沙袋的双重作用下得到力量和协调能力的提升，弹性绑带提供的助力或者阻力能够反映到肌电模块及压力传感器，例如，患者做向外侧扩展运动时，绑带提供的阻力能够强迫患者主动提高肌肉力量以完成向外侧的扩展运动，一旦患者力量不足被绑带的弹力强迫带动复位时，压力传感器检测到关节处压力减小，一旦小于预设值则启动被动康复模式通过气动肌肉外骨骼提供外部康复力与绑带相互配合，提高了康复的安全性和有效性；
绳带捆绑结合PNF技术大大增强了患者的本体感觉输入和刺激，增强了助力运动、由于绳带的牵拉和扩张，治疗师本人也省力、口令的正确引导输入是关键，患者收到治疗师输入的口令、会从起始位缓慢的朝着治疗师引导的方向做运动模式训练，从简单的运动模式训练、循序渐进的增加难度、从抗重力过度到抗部分阻力再到抗全部阻力，感觉输入也从简单过度到复杂、在绳带结合PNF技术训练时、先把患者健侧用哑铃把主要关节点给控制住，防止健侧的关节点出现的等张运动带出严重的代偿模式，健侧手紧紧抓住哑铃可以做静力性等长收缩迫使健侧手肌力、注意力、随着患侧手的感觉输入全部转移到患侧，有效抑制住健侧代偿模式的出现，通过绳带结合PNF技术训练步态控制协调大大改善。此外，被动与主动地根据个体运动情况施加阻力或牵拉下的阻力，利用关节感受器的刺激训练，通过中枢神经系统对姿势运动的调整，反射性的引起相关部位肌肉兴奋，逐渐提高肌肉的收缩能力。
以上所述仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。

Claims (4)

1.一种绳带PNF组合式康复系统，其特征在于，包括与康复控制模块电性连接的肌肉电刺激模块、肌肉放松模块、绑带辅助康复模块、康复评价模块；
肌肉电刺激模块用于通过肌肉电刺激装置的传导电流刺激患肢肌肉；
肌肉放松模块用于对传导电流刺激过的患肢肌肉进行放松；
康复控制模块包括用于获取和分析肌电信号的肌电模块、主动康复子模块、被动康复子模块；
绑带辅助康复模块包括用于固定健肢关节点的健肢节点控制子模块、用于根据康复控制模块的控制指令进行康复动作的气动肌肉外骨骼、用于捆绑患肢的绑带；
每根气动肌肉外骨骼靠关节近端安装一个压力传感器，在每个关节处安装一个增量式角度传感器和一个绝对式角度传感器；
康复评价模块用于将从患肢获取的肌电信号的时域特征与健肢对应动作的时域特征进行比较以获得两者的相似度，并结合患者的关节活动度得出康复评价结果。
2.如权利要求1所述绳带PNF组合式康复系统，其特征在于，肌电模块获取康复动作启动时的肌电信号，如果该肌电信号的计算阈值大于预设值则肌电模块向主动康复子模块发送主动康复控制信号，否则肌电模块向被动康复子模块发送被动康复控制信号。
3.如权利要求2所述绳带PNF组合式康复系统，其特征在于，气动肌肉外骨骼靠关节近端安装的压力传感器反馈的压力数值大于预设值，则气动肌肉外骨骼采用抗全部阻力康复模块执行康复动作，否则气动肌肉外骨骼采用抗重力康复模块或抗部分阻力康复模块执行康复动作。
4.如权利要求1至3中任一项所述绳带PNF组合式康复系统，其特征在于，肌电信号采用基于能量信息的平均绝对值、基于信息复杂度的波形长度、基于频率信息的过零点数及斜率变号次数四种时域特征。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN112043268A (zh) * 2020-09-03 2020-12-08 天津理工大学 一种基于康复运动主动性参与判定的上肢康复评价方法
CN113426081A (zh) * 2021-05-28 2021-09-24 杭州国辰迈联机器人科技有限公司 基于脑机接口的坐站训练控制方法及坐站训练系统
CN117771030A (zh) * 2024-02-23 2024-03-29 首都医科大学宣武医院 一种能够进行腕手部姿势控制的气动康复手套

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