CN111437509B - 一种手部反射区功能性电刺激装置及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种手部反射区功能性电刺激装置及控制方法。该装置包括：电极、A/D变换器、控制器、云服务器、提示装置和反馈装置；电极在预设手部靶点区域内采集不同位置点的肌电信号，控制器将模数转换后的肌电信号发送至云服务器，并接收云服务器发送的目标靶点位置确定信息和手部电刺激信号；通过提示装置进行目标靶点位置提示，反馈装置根据手部电刺激信号调节位于目标靶点位置的电极的电刺激强度、电压波形和电压波形的占空比。本发明解决了传统手疗系统中靶点选取困难，大多不具备靶点寻找功能，少数电疗靶点定位的产品成本较高、便携性，扩展性有限的缺点，本发明能够在提高靶点定位精度的同时因人而异产生不同的电刺激信号。

Description

一种手部反射区功能性电刺激装置及控制方法

技术领域

本发明涉及电刺激技术领域，特别是涉及一种手部反射区功能性电刺激装置及控制方法。

背景技术

手是由手骨、手肌、手的深浅筋膜、韧带以及手的血管、淋巴、神经和皮肤等组成，即皮、脉、肉、筋、骨，手的营养靠动、静脉的血液循环，与此同时，手掌集中大量末梢神经，手部的触觉优于人体的其他部位，涵盖全身器官反射区。传统的手疗方法通过对手部各反射区的观察进行诊断，通过按摩，热灸，电刺激完成治疗过程。肌电生物反馈疗法近年来广泛应用于康复治疗及保健中，该疗法基于中枢神经系统的可塑性，损伤的早期，轴突侧枝潜在的突触通路被激活，与靶区神经组织重新联系起来，从而取代了丧失功能的神经突触，另外，通过建立条件反射，让患者通过技能训练掌握新的行为，以替换原有的功能活动。该疗法应用于如偏瘫、截瘫、周围神经损伤的运动功能障碍以及吞咽障碍等康复治疗活动。

由于手部神经敏感区域较多，多数靶点有效方位在2-3mm之间，在实际诊疗过程中，错误选择靶点会降低治疗康复效果。因此，治疗靶点的寻找是一个基本问题，目前大多数技术和设备都不具备靶点寻找功能，少数尝试电疗靶点定位的产品，成本较高、便携性，扩展性有限。此外，由于个体病症及耐受程度差异，电疗频度和强度有所不同，如何因人而异产生不同的电刺激信号是亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种手部反射区功能性电刺激装置及控制方法，能够在提高靶点定位精度的同时因人而异产生不同的电刺激信号。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种手部反射区功能性电刺激装置，包括：

电极、A/D变换器、控制器、云服务器、提示装置和反馈装置；

所述电极与所述A/D变换器输入端电连接；所述电极用于在预设手部靶点区域内采集不同位置点的肌电信号；所述A/D变换器用于将所述肌电信号进行模数转换；

所述A/D变换器输出端与所述控制器输入端电连接，所述控制器用于将模数转换后的肌电信号发送至所述云服务器，并接收所述云服务器发送的目标靶点位置确定信息和手部电刺激信号；

所述控制器控制端分别与所述反馈装置和所述提示装置电连接，所述控制器用于将接收到的手部电刺激信号传输至所述反馈装置，所述控制器还用于根据所述目标靶点位置确定信息控制所述提示装置进行目标靶点位置提示；

所述反馈装置与所述电极连接；所述反馈装置用于根据所述手部电刺激信号调节位于目标靶点位置的电极的电刺激强度、电压波形和电压波形的占空比。

可选的，

所述电极，具体包括：第一电极和第二电极；

所述A/D变换器，具体包括：第一A/D变换器和第二A/D变换器；

所述第一电极与所述第一A/D变换器输入端连接，所述第一A/D变换器输出端与所述控制器第一输入端电连接；所述第一电极用于采集手部阳性靶点区域内不同位置点的肌电信号；所述阳性靶点为病灶反射点；

所述第二电极与所述第二A/D变换器输入端连接，所述第二A/D变换器输出端与所述控制器第二输入端电连接；所述第二电极用于采集手部阴性靶点区域内不同位置点的肌电信号；所述阴性靶点为病因反射点。

可选的，所述提示装置为语音提示装置和/或灯光提示装置。

可选的，所述手部反射区功能性电刺激装置，还包括：

显示屏；

所述显示屏与所述控制器连接，所述显示屏用于显示电刺激强度、电压波形和电压波形的占空比。

本发明还提供一种手部反射区功能性电刺激控制方法，包括：

获取模数转换后的肌电信号，所述肌电信号为在预设手部靶点区域内采集的肌电信号；

根据所述模数转换后的肌电信号的电流值和电压值确定电阻抗；

判断所述电阻抗是否小于或等于预设值；若大于所述预设值，则返回步骤“获取模数转换后的肌电信号”；若小于或等于所述预设值，则将所述电阻抗确定为靶点电阻抗，同时将与所述靶点电阻抗对应的采集点位置确定为目标靶点位置；

根据所述靶点电阻抗生成当前靶点电学参数；所述靶点电学参数包括：靶点电阻抗、靶点电阻抗的一阶导数以及靶点电阻抗的二阶导数；

将所述当前靶点电学参数输入手部电刺激信号模型，得到应用在所述目标靶点位置的手部电刺激信号；所述手部电刺激信号包括电极的电刺激强度、电压波形和电压波形的占空比。

可选的，所述手部电刺激信号模型的生成方法，具体包括：

获取多名患者的历史靶点数据；所述历史靶点数据包括电刺激治疗前阳性靶点电学参数、电刺激治疗前阴性靶点电学参数、电刺激治疗后阳性靶点电学参数、电刺激治疗后阴性靶点电学参数、阳性靶点位置和阴性靶点位置；所述阳性靶点为病灶位置点，所述阴性靶点为病因位置点；

对所述历史靶点数据进行聚类处理，得到多种数据类型；

针对每种数据类型匹配相应的手部电刺激信号，得到手部电刺激信号模型。

可选的，所述将所述当前靶点电学参数输入手部电刺激信号模型，得到应用在所述目标靶点位置的手部电刺激信号，具体包括：

分别计算所述当前靶点电学参数与所述手部电刺激信号模型中不同数据类型聚类中心的相似度；

将与最高相似度值对应的手部电刺激信号确定为应用在所述目标靶点位置的手部电刺激信号。

可选的，所述计算所述当前靶点电学参数与所述手部电刺激信号模型中不同数据类型的相似度，具体包括：

根据如下公式计算相似度：

式中，s表示相似度，n表示靶点电学参数总个数，所述靶点电学参数包括阳性靶点电学参数和阴性靶点电学参数，a_n表示被测者第n种靶点电学参数，b_n表示聚类中心的第n种靶点电学参数。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提出了一种手部反射区功能性电刺激装置及控制方法，电极在预设手部靶点区域内采集不同位置点的肌电信号，控制器将模数转换后的肌电信号发送至云服务器，并接收云服务器发送的目标靶点位置确定信息和手部电刺激信号；通过提示装置进行目标靶点位置提示，反馈装置根据手部电刺激信号调节位于目标靶点位置的电极的电刺激强度、电压波形和电压波形的占空比。本发明解决了传统手疗系统中靶点选取困难，大多不具备靶点寻找功能，少数电疗靶点定位的产品成本较高、便携性，扩展性有限的缺点，本发明能够在提高靶点定位精度的同时因人而异产生不同的电刺激信号。

此外，云服务器通过获取模数转换后的肌电信号，根据模数转换后肌电信号的电流值和电压值确定电阻抗，并判断电阻抗是否小于或等于预设值；若小于或等于预设值，则能够确定目标靶点位置；根据靶点电阻抗生成当前靶点电学参数，将当前靶点电学参数输入手部电刺激信号模型后，得到应用在目标靶点位置的手部电刺激信号，大大降低了人力财力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中手部反射区功能性电刺激装置示意图；

图2为本发明实施例中靶点定位示意图；

图3为本发明实施例中手部电刺激信号模型的生成方法示意图；

图4为本发明实施例中确定目标靶点位置的手部电刺激信号示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种手部反射区功能性电刺激装置及控制方法，能够在提高靶点定位精度的同时因人而异产生不同的电刺激信号。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例

图1为本发明实施例中手部反射区功能性电刺激装置示意图，如图1所示，一种手部反射区功能性电刺激装置，包括：电极、A/D变换器、控制器5(MCU)、云服务器6、提示装置7、显示屏8和反馈装置9。

电极与A/D变换器输入端电连接；电极用于在预设手部靶点区域内采集不同位置点的肌电信号；A/D变换器用于将肌电信号进行模数转换。A/D变换器输出端与控制器5的输入端电连接，控制器5用于将模数转换后的肌电信号通过WIFI等无线方式发送至云服务器6，并接收云服务器6发送的目标靶点位置确定信息和手部电刺激信号。控制器5控制端分别与反馈装置9和提示装置7电连接，控制器5用于将接收到的手部电刺激信号传输至反馈装置9，控制器5还用于根据目标靶点位置确定信息控制提示装置7进行目标靶点位置提示。反馈装置9与电极连接；反馈装置9用于根据手部电刺激信号调节位于目标靶点位置的电极的电刺激强度、电压波形和电压波形的占空比。

手部反射区功能性电刺激装置，还包括：调理电路(图中未示出)。调理电路输入端与电极连接，调理电路输出端与A/D变换器输入端连接。调理电路为放大电路和/或滤波电路。

电极，具体包括：第一电极1(A电极)和第二电极2(B电极)。A/D变换器，具体包括：第一A/D变换器3和第二A/D变换器4。第一电极1与第一A/D变换器3输入端连接，第一A/D变换器3输出端与控制器5第一输入端电连接；第一电极1用于采集手部阳性靶点区域内不同位置点的肌电信号；阳性靶点为病灶反射点；第二电极2与第二A/D变换器4输入端连接，第二A/D变换器4输出端与控制器5第二输入端电连接；第二电极2用于采集手部阴性靶点区域内不同位置点的肌电信号；阴性靶点为病因反射点。

目标靶点位置提示装置为语音提示装置和/或灯光提示装置。显示屏8与控制器5连接，显示屏8用于显示电刺激强度、电极电压波形和电极电压波形的占空比。

本发明的基本原理是根据电极经穴“低电阻高电位”的电学特性，第一次进行选位时(阳性靶点位置选择)，当一定电流通过连接于手部表面，容易通电且电流量大(电阻抗低)的区域为低电阻点即阳性靶点，不容易通电且电流量小的区域为高电阻点即非经穴点，第二次进行选位时(阴性靶点位置选择)，容易通电且电流量大的区域为低电阻点即阴性靶点。根据电学特征，将两处电导特性参数进行对比，得到准确点位。

图2为本发明实施例中靶点定位示意图，如图2所示，操作具体过程为：给出阳性靶点区域A,使用者移动电极在A区域内找找指引方向缓缓移动，当电极位于指定阳性靶点时，提示装置给出信号提示，系统获得阳性靶点。在获得阳性靶点后，展现出阴性靶点区域B，电极B在B区域进行阴性靶点搜寻，当电极位于阴性靶点时，提示装置给出信号提示，系统得阴性靶点精确位置。

图3为本发明实施例中手部电刺激信号模型的生成方法示意图，图4为本发明实施例中确定目标靶点位置的手部电刺激信号示意图。如图3-4所示，一种手部反射区功能性电刺激控制方法，包括：

步骤一：获取模数转换后的肌电信号，肌电信号为在预设手部靶点区域内采集的肌电信号。

步骤二：根据模数转换后的肌电信号的电流值和电压值确定电阻抗。

步骤三：判断电阻抗是否小于或等于预设值；若大于预设值，则返回步骤一；若小于或等于预设值，则执行步骤四。

步骤四：将电阻抗确定为靶点电阻抗，同时将与靶点电阻抗对应的采集点位置确定为目标靶点位置。

步骤五：根据靶点电阻抗生成当前靶点电学参数。靶点电学参数包括：靶点电阻抗、靶点电阻抗的一阶导数以及靶点电阻抗的二阶导数。

步骤六：将当前靶点电学参数输入手部电刺激信号模型，得到应用在目标靶点位置的手部电刺激信号；手部电刺激信号包括电极的电刺激强度、波形和占空比。

其中，手部电刺激信号模型的生成方法，具体包括：

获取多名患者的历史靶点数据；靶点数据包括电刺激治疗前阳性靶点电学参数、电刺激治疗前阴性靶点电学参数、电刺激治疗后阳性靶点电学参数、电刺激治疗后阴性靶点电学参数、阳性靶点位置和阴性靶点位置；阳性靶点为病灶位置点，阴性靶点为病因位置点；

对历史靶点数据进行聚类处理，得到多种数据类型；

针对每种数据类型匹配相应的手部电刺激信号，得到手部电刺激信号模型。

将当前靶点电学参数输入手部电刺激信号模型，得到应用在目标靶点位置的手部电刺激信号，具体包括：

分别计算当前靶点电学参数与手部电刺激信号模型中不同数据类型聚类中心的相似度；相似度具体计算方法如下：

根据如下公式计算相似度：

式中，s表示相似度，n表示靶点电学参数总个数，n＝6，靶点电学参数包括阳性靶点电学参数和阴性靶点电学参数，a_n表示被测者第n种靶点电学参数，b_n表示聚类中心的第n种靶点电学参数；a₁表示被测者阳性靶点电阻抗，a₂表示被测者阳性靶点电阻抗的一阶导数，a₃表示被测者阳性靶点电阻抗的二阶导数，a₄表示被测者阴性靶点电阻抗，a₅表示被测者阴性靶点电阻抗的一阶导数，a₆表示被测者阴性靶点电阻抗的二阶导数；b₁表示聚类中心的阳性靶点电阻抗，b₂表示聚类中心的阳性靶点电阻抗的一阶导数，b₃表示聚类中心的阳性靶点电阻抗的二阶导数，b₄表示聚类中心的阴性靶点电阻抗，b₅表示聚类中心的阴性靶点电阻抗的一阶导数，b₆表示聚类中心的阴性靶点电阻抗的二阶导数。

将与最高相似度值对应的手部电刺激信号确定为应用在目标靶点位置的手部电刺激信号。

在应用阶段，用户首先根据靶点指引进行治疗靶点的定位，并先后获得阳性靶点和阴性靶点的电学参数并上传推荐系统，系统将进行治疗波形、间隔、强度等电学参数推荐，同时给予当前参数进行最佳的治疗方案推荐，包含时长，频次等参数。系统在云端定期对各人群的历史电学参数数据进行聚类分析，当用户完成电学参数采集后，系统会计算该用户与对应群体治疗方案的电学参数的相似度，并进而对各群体治疗方案电学参数的相似度进行排序，最终输出排序靠前的治疗方案参数。系统进入治疗阶段后，系统仍在电极A和电极B采集电学参数，并根据参数形成光、声及数字反馈，该反馈作为两点：(1)病灶的电学参数显示，(2)强化大脑对病灶和治疗间的神经认知，进而完成反馈治疗。

本发明提供的手部反射区功能性电刺激装置及控制方法，通过对手部反射区进行电极刺激的同时，采集靶点电学参数，并形成声、电等信号反馈，完成治疗过程，解决了传统系统中靶点选取困难，由于手部神经敏感区域较多，多数靶点有效方位在2-3mm之间，在实际诊疗过程中，错误选择靶点会降低治疗康复效果，并且目前大多数技术和设备都不具备靶点寻找功能，少数尝试电疗靶点定位的产品，成本较高、便携性，扩展性有限这一问题。同时解决了传统系统中治疗方案复杂；治疗效果检验滞后周期长，反复调整费时费力，延长康复治疗周期。治疗方案调整依靠临床经验，无法形成数据化思维，诊疗人员培养难度大这一缺陷。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种手部反射区功能性电刺激装置，其特征在于，包括：

电极、A/D变换器、控制器、云服务器、提示装置和反馈装置；

所述电极与所述A/D变换器输入端电连接；所述电极用于在预设手部靶点区域内采集不同位置点的肌电信号；所述A/D变换器用于将所述肌电信号进行模数转换；

所述A/D变换器输出端与所述控制器输入端电连接，所述控制器用于将模数转换后的肌电信号发送至所述云服务器，并接收所述云服务器发送的目标靶点位置确定信息和手部电刺激信号；

所述控制器的控制端分别与所述反馈装置和所述提示装置电连接，所述控制器用于将接收到的手部电刺激信号传输至所述反馈装置，所述控制器还用于根据所述目标靶点位置确定信息控制所述提示装置进行目标靶点位置提示；

所述反馈装置与所述电极连接；所述反馈装置用于根据所述手部电刺激信号调节位于目标靶点位置的电极的电刺激强度、电压波形和电压波形的占空比；

所述云服务器通过获取模数转换后的肌电信号，根据模数转换后肌电信号的电流值和电压值确定电阻抗，并判断电阻抗是否小于或等于预设值；若小于或等于预设值，则能够确定目标靶点位置；根据靶点电阻抗生成当前靶点电学参数，将当前靶点电学参数输入手部电刺激信号模型后，得到应用在目标靶点位置的手部电刺激信号。

2.根据权利要求1所述的手部反射区功能性电刺激装置，其特征在于，

所述电极，具体包括：第一电极和第二电极；

所述A/D变换器，具体包括：第一A/D变换器和第二A/D变换器；

所述第一电极与所述第一A/D变换器的输入端连接，所述第一A/D变换器输出端与所述控制器第一输入端电连接；所述第一电极用于采集手部阳性靶点区域内不同位置点的肌电信号；所述阳性靶点为病灶反射点；

所述第二电极与所述第二A/D变换器输入端连接，所述第二A/D变换器输出端与所述控制器第二输入端电连接；所述第二电极用于采集手部阴性靶点区域内不同位置点的肌电信号；所述阴性靶点为病因反射点。

3.根据权利要求1所述的手部反射区功能性电刺激装置，其特征在于，所述提示装置为语音提示装置和/或灯光提示装置。

4.根据权利要求1所述的手部反射区功能性电刺激装置，其特征在于，所述手部反射区功能性电刺激装置，还包括：

显示屏；

所述显示屏与所述控制器连接，所述显示屏用于显示电刺激强度、电压波形和电压波形占空比。

5.一种手部反射区功能性电刺激控制方法，其特征在于，包括：

获取模数转换后的肌电信号，所述肌电信号为在预设手部靶点区域内采集的肌电信号；

根据所述模数转换后的肌电信号的电流值和电压值确定电阻抗；

判断所述电阻抗是否小于或等于预设值；若大于所述预设值，则返回步骤“获取模数转换后的肌电信号”；若小于或等于所述预设值，则将所述电阻抗确定为靶点电阻抗，同时将与所述靶点电阻抗对应的采集点位置确定为目标靶点位置；

根据所述靶点电阻抗生成当前靶点电学参数；所述靶点电学参数包括：靶点电阻抗、靶点电阻抗的一阶导数以及靶点电阻抗的二阶导数；

将所述当前靶点电学参数输入手部电刺激信号模型，得到应用在所述目标靶点位置的手部电刺激信号；所述手部电刺激信号包括电极的电刺激强度、电压波形和电压波形占空比。

6.根据权利要求5所述的手部反射区功能性电刺激控制方法，其特征在于，所述手部电刺激信号模型的生成方法，具体包括：

获取多名患者的历史靶点数据；所述历史靶点数据包括电刺激治疗前阳性靶点电学参数、电刺激治疗前阴性靶点电学参数、电刺激治疗后阳性靶点电学参数、电刺激治疗后阴性靶点电学参数、阳性靶点位置和阴性靶点位置；所述阳性靶点为病灶位置点，所述阴性靶点为病因位置点；

对所述历史靶点数据进行聚类处理，得到多种数据类型；

针对每种数据类型匹配相应的手部电刺激信号，得到手部电刺激信号模型。

7.根据权利要求6所述的手部反射区功能性电刺激控制方法，其特征在于，所述将所述当前靶点电学参数输入手部电刺激信号模型，得到应用在所述目标靶点位置的手部电刺激信号，具体包括：

分别计算所述当前靶点电学参数与所述手部电刺激信号模型中不同数据类型聚类中心的相似度；

将与最高相似度值对应的手部电刺激信号确定为应用在所述目标靶点位置的手部电刺激信号。

8.根据权利要求7所述的手部反射区功能性电刺激控制方法，其特征在于，所述计算所述当前靶点电学参数与所述手部电刺激信号模型中不同数据类型的相似度，具体包括：

根据如下公式计算相似度：

式中，s表示相似度，n表示靶点电学参数总个数，所述靶点电学参数包括阳性靶点电学参数和阴性靶点电学参数，a_n表示被测者第n种靶点电学参数，b_n表示聚类中心的第n种靶点电学参数。