CN114733134A - 一种基于呼吸肌电信号的康复训练系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于呼吸肌电信号的康复训练系统，包含：腹部肌信号检测模块，检测患者位于胸腔与腹腔之间的膈肌的动态变化的肌电信号而获得患者膈肌的动态变化的肌电信号参数；胸部肌信号检测模块，基于腹部肌信号检测模块采集的膈肌的动态变化的肌电信号参数而对位于两根肋骨之间的肋间肌的动态变化进行信号采集并获得肋间肌的动态变化的肌电信号参数以形成用于腹式呼吸呼气动作判断的协同性检测；加阻模块，响应于腹部肌信号检测模块和胸部肌信号检测模块的呼吸动作检测而为患者呼吸训练中的吸气提供阻力和呼气提供助力。通过本系统能够对患者的呼吸锻炼的姿态进行监测，从而使患者进行正确的康复训练。

Description

一种基于呼吸肌电信号的康复训练系统

技术领域

本发明涉及医疗康复技术领域，尤其涉及一种基于呼吸肌电信号的康复训练系统。

背景技术

脑卒中(Cerebral Stroke)又称中风、脑血管意外(Cerebral VascularAccident，CVA)，是一种急性脑血管疾病。脑卒中是由于脑部血管突然破裂或因血管阻塞导致血液不能流入大脑而引起脑组织损伤的一组疾病，包括缺血性和出血性卒中。长期偏瘫或侧偏瘫的脑卒中患者不仅肢体力量降低，呼吸肌力量同样也会降低，再加上卧床时间较长、活动量少，易导致肺部炎症、呼吸困难等并发症。长期瘫痪导致的并发症降低患者生活质量。针对脑卒中患者的康复如果仅仅提高肢体康复训练而忽视了肺部康复训练，是非常不利于脑卒中患者的全面康复的。

目前，多项临床试验证明，脑卒中患者无论进行胸式或腹式呼吸的训练还是借助设备进行吸气肌力量或呼气肌力量的训练均能不同程度地提高呼吸肌肌力，改善肺通气，提高肺功能。

现有技术中，公开号为CN107802993A的中国专利公开了一种基于呼吸肌电信号反馈的肺康复训练系统，包括控制器，与所述控制器连接的电磁换向阀、流量传感器，以及通过放大电路与所述控制器连接的电极；所述电磁换向阀一路通过所述流量传感器连通至气道接口；另外两路分别连通有压力比例调节阀A、压力比例调节阀B，并且所述电磁换向阀在两路中进行切换选择；所述压力比例调节阀A与医用正压气源相连；所述压力比例调节阀B与医用负压气源相连。上述用于肺部康复训练的系统主要通过患者气体的呼出量进行监测，而偏瘫在床的脑卒中患者的呼吸较弱，仅通过呼吸气量检测无法辨别训练过程中患者是否采用正确的训练姿态进行训练。

基于此，公开号为CN107205681B的中国专利提出了一种用于确定和/或监测受试者的呼吸努力的装置和方法。该装置包括：接收单元，其用于接收受试者的体位信号、受试者的呼吸信号和受试者的肌电信号；和处理单元，其用于基于体位信号和呼吸信号确定肌电信号，并且基于所确定的肌电信号推导出该呼吸努力。

但脑卒中患者的生理状态异于常人，且其呼吸的康复训练姿态需要规范的腹式呼吸动作和抗阻呼吸动作，因此，本发明基于对需要呼吸训练的患者进行抗阻呼吸和腹式呼吸的姿态监测和规范性提示，从而保证患者能够正确完成呼吸康复训练。

此外，一方面由于对本领域技术人员的理解存在差异；另一方面由于申请人做出本发明时研究了大量文献和专利，但篇幅所限并未详细罗列所有的细节与内容，然而这绝非本发明不具备这些现有技术的特征，相反本发明已经具备现有技术的所有特征，而且申请人保留在背景技术中增加相关现有技术之权利。

发明内容

现有技术中，认为导致脑卒中患者功能障碍的根本原因在于中枢神经系统与效应器间无法进行正常的信息传递，而根据大量的实验证明以呼吸训练形成的对中枢神经系统起刺激作用的运动想象能够改善神经中枢和效应器间的信息传递，提高其运动能力，改善呼吸神经中枢支配呼吸肌的“流程图”，提高呼吸能力，增强肺功能。

用于运动想象中的呼吸训练包含抗阻力的腹式呼吸训练。具体地，膈肌抗阻训练的过程为：患者仰卧，手放于上腹部，腹部施加阻力，患者缓慢用鼻子吸气、嘴吐气，吸气时腹部慢慢鼓起，最高点保持2～3s，呼气时撤去阻力，呼气时肚脐慢慢收缩靠近腰椎并通过下胸廓的摁压助力达到完全呼气的效果，多次循环持续5～10min。在患者吸气时，膈肌与肋间肌收缩，引起胸腔前后、左右及上下径均增大，肺随之扩大，造成肺内气压小于外界大气压，外界气体进入肺内，形成主动的吸气运动；呼气时，膈肌和肋间外肌舒张，肋骨与胸骨因本身重力及弹性而回位，结果胸廓缩小，肺也随之回缩，造成肺内气压大于外界气压，肺内气体排出肺，形成被动的呼气运动，因此人在吸气时，膈肌和肋间外肌的生理活动是膈肌收缩，肋间外肌收缩。通过肌电信号对膈肌和肋间肌的收缩和舒张的动态检测，从而判断患者是否进行腹式呼吸。

针对现有技术之不足，本发明提供了一种基于呼吸肌电信号的康复训练系统，包含：腹部肌信号检测模块，检测患者位于胸腔与腹腔之间的膈肌的动态变化的肌电信号而获得患者膈肌的动态变化的肌电信号参数；胸部肌信号检测模块，基于腹部肌信号检测模块采集的膈肌的动态变化的肌电信号参数而对位于两根肋骨之间的肋间肌的动态变化进行信号采集，通过膈肌的动态变化的肌电信号参数和肋间肌的动态变化的肌电信号参数进行腹式呼吸呼气动作判断的协同性检测；加阻模块，响应于腹部肌信号检测模块和胸部肌信号检测模块的呼吸动作检测而为患者呼吸训练中的吸气提供阻力和呼气提供助力。

加阻模块响应于在胸腔与腹腔之间的膈肌发生动态变化时腹部肌信号检测模块采集的膈肌肌电信号参数的增加对位于左季肋区和右季肋区之间的上腹部进行力度梯度变化的阻力加持，在位于胸腔与腹腔之间的膈肌动态变化的肌电信号参数稳定保持时间达到第一阈值时，加阻模块恢复待机状态，响应于胸部肌信号检测模块提供的肋间肌的动态变化的肌电信号参数和腹部肌信号检测模块提供的膈肌的动态变化的肌电信号参数而形成的相同的变化趋势，加阻模块针对下胸廓进行助力加持而为患者提供呼气末助力。

在因脑卒中而瘫痪的患者需要进行呼吸康复训练时，系统能够基于对患者的腹部的膈肌和胸部的肋间肌的收缩的动态变化的监测，而引导呼吸康复训练中的患者进行正确的呼吸动作。在患者收缩膈肌而进行腹式呼吸的吸气动作时，系统能够基于患者膈肌的肌电信号参数的增加而生成膈肌收缩的判断结果，从而确定患者在进行第一步吸气动作时是采用腹部呼吸而非胸部呼吸。膈肌位于患者上腹部。在患者吸气时，系统对患者的上腹部施加阻力。阻力作用于收缩过程中的膈肌，并对鼓胀的腹部产生抵抗力，从而锻炼膈肌。

在患者吸气达到患者所能达到的最大程度时，患者膈肌的收缩幅度不再变化。系统自膈肌的肌电信号参数进入数值不发生变化的稳定状态后对肌电信号参数稳定的膈肌的保持时间进行监测。在膈肌的肌电信号参数保持稳定状态的时间超过第一阈值时，系统提示患者吐气。膈肌的肌电信号参数保持稳定状态即指患者吸气后处于憋气状态。优选地，第一阈值能够在2s～10s的范围内。

患者在呼气过程中，膈肌上移，腹部和胸部收缩，肋间肌舒张。系统对肋间肌的肌电信号和膈肌的肌电信号同步检测，在肋间肌的肌电信号的参数和膈肌的肌电信号的参数均发生降低的动态变化时，表明胸部和腹部对患者呼气行为起协同作用。为了保证患者的呼气过程是完整的，系统响应于肋间肌的肌电信号的参数和膈肌的肌电信号的参数发生的降低的动态变化而为患者提供呼气助力。呼吸助力能够为加阻模块向患者下胸廓施加压力，使患者的肚脐尽可能向腰椎侧靠近。

患者吸气、憋气、呼气，后又吸气，形成符合呼吸康复训练要求的循环式呼吸动作。系统对患者的每一个呼吸动作进行监测，并基于膈肌和肋间肌的肌电信号参数而对呼吸训练中的每一个呼吸动作进行精准判断。一方面，在患者出现错误动作时，系统能够及时纠正患者的错误动作；另一方面，系统能够基于每一个呼吸动作的生成而对患者施加对应动作的阻力或助力。通过对呼吸动作的精准判断，加阻模块能够在患者吸气时施加阻力，在患者呼气时施加助力，避免加阻模块在错误的时间节点施加错误的力度。具体地，在患者进行吸气时，膈肌的肌电信号参数的增加触发加阻模块的阻力施加。在患者进行吸气时，肋间肌的肌电信号参数的增加而膈肌的肌电信号参数的稳定状态保持触发系统提示患者呼吸动作错误。

在实际监测过程中，在进行吸气时，对腹部施加的阻力的力度数值相同。不同患者由于性别、年龄以及患病史的不同而具有不同生理状态的身体。相同力度的阻力的施加对部分身体素质较好的轻症患者未产生呼吸训练应该存在的锻炼作用，部分身体素质较弱的重症患者又会因为阻力过大而无法完整完成呼吸训练。基于患者的个体差异，本发明中的系统能够通过患者日常呼吸时肌电信号的采集而生成适用于患者自身的施加于患者上腹部的阻力的力度数值。

根据一种优选实施方式，系统包含能够基于腹部肌信号检测模块传输的患者膈肌的肌电信号参数和胸部肌信号检测模块传送的患者肋间肌的肌电信号参数而在患者膈肌肌电信号参数增加时对加阻模块施加于患者上腹部的阻力值调整的中心计算模块，其中，在加阻模块针对位于左季肋区和右季肋区之间的上腹部进行力度梯度变化的阻力加持时，加阻模块是由中心计算模块结合腹部肌信号检测模块基于患者处于第一预设场景而触发采集的患者的膈肌的肌电信号参数和胸部肌信号检测模块基于患者处于第一预设场景而触发采集的患者的肋间肌的肌电信号参数生成患者肌力评估以调整预先规划的阻力值。

根据一种优选实施方式，加阻模块响应于中心计算模块生成的腹部肌信号检测模块传输的患者膈肌的肌电信号参数降幅收窄和胸部肌信号检测模块传送的患者肋间肌的肌电信号参数降幅收窄而针对患者的下胸廓进行助力加持。加阻模块施加助力的时间节点对于患者的憋气动作和呼气动作具有重要影响。若在患者憋气阶段开始对患者进行助力的施加，会对患者的憋气过程产生负向影响。若施加助力的时间节点过晚，患者的膈肌和肋间肌无法进一步舒张而进行呼气，由于呼气中断，加阻模块施加的助力无效。在患者膈肌的肌电信号参数降幅收窄和胸部肌信号检测模块传送的患者肋间肌的肌电信号参数降幅收窄时，表明患者的呼气幅度减弱，但此时患者还处于呼气状态，而加阻模块对患者下胸廓进行助力加持，使患者能够在不中断呼气的状态及时获得助力，从而通过进一步压缩胸腔和腹腔完成完整的呼气动作。

根据一种优选实施方式，中心计算模块能够基于腹部肌信号检测模块传输的患者膈肌的肌电信号参数和胸部肌信号检测模块传送的患者肋间肌的肌电信号参数而在患者膈肌肌电信号参数和肋间肌肌电信号参数协同降低时调整加阻模块施加于患者下胸廓的助力值，其中，在加阻模块针对下胸廓进行助力加持时，加阻模块是由中心计算模块结合腹部肌信号检测模块基于患者处于第一预设场景而触发采集的患者的膈肌的肌电信号参数和胸部肌信号检测模块基于患者处于第一预设场景而触发采集的患者的肋间肌的肌电信号参数生成患者肌力评估以调整预先规划的助力值。

根据一种优选实施方式，系统能够响应于指令输入而优先触发腹部肌信号检测模块对患者的膈肌的动态变化的肌电信号检测从而开启对患者的康复训练动作的监测。由于人体的呼吸是持续不断的，因此膈肌和肋间肌的肌电信号是实时动态变化的。系统的开机和运行能够通过指令输入的方式而触发，而非检测到肌电信号。通过医生或患者家属的指令输入控制系统开机，从而保证系统是在第三方的监督下运行的。

根据一种优选实施方式，腹部肌信号检测模块在患者处于第一预设场景时被触发，从而使腹部肌信号检测模块对处于第一预设场景的患者的膈肌的肌电信号进行监测。优选地，第一预设场景能够为让患者处于静息状态的环境。

根据一种优选实施方式，中心计算模块结合由腹部肌信号检测模块响应于患者处于第一预设场景采集的患者的膈肌的肌电信号参数和由胸部肌信号检测模块响应于患者处于第一预设场景采集的患者的肋间肌的肌电信号参数生成与患者呼吸节奏和呼吸强度相关的患者的膈肌和肋间肌的肌力评估。日常状态下的患者处于静息状态，即正常的呼吸节奏。根据个体的差异，部分患者使用胸式呼吸，部分患者使用腹式呼吸。系统能够对日常状态下的患者的膈肌和肋间肌的收缩及舒张进行信息采集，获知患者的膈肌和肋间肌的肌力状态。中心计算模块根据患者膈肌和肋间肌的肌力状态而对加阻模块进行修正。通过肌力评估获知患者的身体素质。通过肌力评估获知患者的肋间肌和膈肌的收缩及舒张能力范围，从而使加阻模块形成不同的阻力和助力的施加力度。

根据一种优选实施方式，在腹部肌信号检测模块被触发而优先针对患者的膈肌的动态变化的肌电信号检测时，响应于腹部肌信号检测模块在第二阈值的时间范围内未检测到膈肌动态变化的肌电信号，胸部肌信号检测模块对患者肋间肌的动态变化的肌电信号检测。优选地，第二阈值的范围为1～20s。

根据一种优选实施方式，加阻模块为患者提供的与膈肌肌电信号参数的增加相关的阻力和为患者提供的与膈肌、肋间肌肌电信号参数的协同降低相关的助力的施力方向相同。通过为患者提供肚脐向腰椎方向的助力而使患者尽力呼气。

根据一种优选实施方式，在位于胸腔与腹腔之间的膈肌动态变化的肌电信号参数稳定保持时间达到第一阈值时，加阻模块以对患者施加0数值力度的方式而恢复待机状态。加阻模块以患者膈肌的肌电信号参数开始增加为阻力施加节点。加阻模块以患者膈肌动态变化的肌电信号参数稳定保持时间达到第三阈值为阻力撤离节点。患者膈肌动态变化的肌电信号参数稳定保持时间达到第三阈值即为患者保持憋气初始阶段。优选地，第三阈值的范围为1～5s。第三阈值小于第一阈值。

具体实施方式

下面进行详细说明。

基于脑卒中患者的呼吸康复训练，本发明提供一种监测患者呼吸动作的康复训练系统。本发明将呼吸康复训练分解为吸气、憋气和呼气三个动作，吸气、憋气和呼气三个动作按顺序形成循环，循环的动作构成康复训练的整个过程。在患者进行三个动作时，需要进行腹式呼吸而非胸式呼吸。憋气状态需要保持符合要求的时长。患者的康复训练能够使膈肌和肋间肌得到充分锻炼。患者的康复训练能够使其肺部得到充分的扩张和收缩。在患者吸气和吐气时，患者需要尽力将膈肌和肋间肌进行收缩和舒张。基于对患者的膈肌的肌电信号的实时监测，本系统确认患者是否进行腹式呼吸。基于对患者的膈肌和肋间肌的肌电信号的实时监测，本系统确认患者是否处于憋气状态以及患者的憋气状态是否达到符合锻炼要求的时长。通过系统对患者的肌力状态的判断，加阻模块的阻力和助力的施加力度受中心计算模块修正。针对具有个体差异的患者，加阻模块施加不同的力度。通过施加力度的修正，系统能够对不同身体素质的患者施加不同的力度。身体素质较差的患者不会因为过大的力度而无法完成呼吸训练动作。身体素质较强的患者不会因为过小的力度而无法达到呼吸训练的锻炼目的。

实施例1

本发明提供了一种基于呼吸肌电信号的康复训练系统，包含：腹部肌信号检测模块、胸部肌信号检测模块和加阻模块。

腹部肌信号检测模块检测患者位于胸腔与腹腔之间的膈肌的动态变化的肌电信号而获得患者膈肌的动态变化的肌电信号参数。

胸部肌信号检测模块基于腹部肌信号检测模块采集的膈肌的动态变化的肌电信号参数而对位于两根肋骨之间的肋间肌的动态变化进行信号采集并获得肋间肌的动态变化的肌电信号参数以形成用于腹式呼吸呼气动作判断的协同性检测。

加阻模块响应于腹部肌信号检测模块和胸部肌信号检测模块的呼吸动作检测而为患者呼吸训练中的吸气提供阻力和呼气提供助力。

根据一种优选实施方式，加阻模块响应于对位于胸腔与腹腔之间的膈肌的动态变化进行信号采集而获得的膈肌动态变化的肌电信号参数的增加对位于左季肋区和右季肋区之间的上腹部进行力度梯度变化的阻力加持，在位于胸腔与腹腔之间的膈肌动态变化的肌电信号参数稳定保持时间达到第一阈值时，加阻模块恢复待机状态，响应于胸部肌信号检测模块提供的肋间肌的动态变化的肌电信号参数和腹部肌信号检测模块提供的膈肌的动态变化的肌电信号参数而形成的相同的变化趋势，加阻模块针对下胸廓进行助力加持而为患者提供呼气末助力。

根据一种优选实施方式，腹部肌信号检测模块能够基于膈肌的起搏器或膈肌的电极片间接或直接地获得膈肌的肌电信号。胸部肌信号检测模块能够通过设置于体表对应肋间肌的位置的电极片获得肋间肌的肌电信号。

根据一种优选实施方式，医生将电极片贴合于患者体表。医生输入指令，开启系统。系统提示患者开始吸气。加阻模块按照中心计算模块的修正而向患者上腹部施加阻力。腹部肌信号检测模块检测到患者的膈肌收缩。在患者的膈肌收缩幅度收窄时，加阻模块的阻力撤离患者上腹部。系统提示患者憋气。腹部肌信号检测模块和胸部肌信号检测模块监测患者憋气状态时的膈肌和肋间肌。在膈肌和肋间肌的收缩状态保持达到2～5s后，系统提示患者平稳呼气。腹部肌信号检测模块和胸部肌信号检测模块监测患者的膈肌舒张和肋间肌舒张。在膈肌舒张和肋间肌舒张的幅度收窄时，加阻模块开始向患者的下胸廓施加助力。助力的力度值受中心计算模块修正。上述操作步骤循环进行，使系统配合患者完成完整的呼吸康复训练。

根据一种优选实施方式，第一预设场景能够为患者在进行康复训练前的静息状态。脑卒中患者，尤其是瘫痪在床的患者的呼吸状态是实时变化的。随着患者基于康复训练而体质增强或病情的严重而体质减弱，患者的呼吸状态可能会变弱或变强。在进行康复训练前，腹部肌信号检测模块和胸部肌信号检测模块对患者的膈肌和肋间肌的动态变化进行采集。为了保证数据的准确性，信息采集的时间与康复训练监测的时间相隔时间不远。

根据一种优选实施方式，基于患者的膈肌的肌电信号参数的增加，加阻模块对患者上腹部施加的阻力的模式为与患者呼吸节奏和呼吸强度相关的呼吸模式。中心计算模块结合腹部肌信号检测模块基于患者处于第一预设场景而触发采集的患者的膈肌的肌电信号参数和胸部肌信号检测模块基于患者处于第一预设场景而触发采集的患者的肋间肌的肌电信号参数而生成与患者呼吸节奏和呼吸强度相关的呼吸模式。或者，中心计算模块结合腹部肌信号检测模块基于患者处于第一预设场景而触发采集的患者的膈肌的肌电信号参数和胸部肌信号检测模块基于患者处于第一预设场景而触发采集的患者的肋间肌的肌电信号参数生成与患者呼吸节奏和呼吸强度相关的患者的膈肌和肋间肌的肌力评估。不同肌力评估对应不同呼吸模式。

根据一种优选实施方式，在腹部肌信号检测模块被触发而优先针对患者的膈肌的动态变化的肌电信号检测时，腹部肌信号检测模块基于第二阈值的时间范围内未检测到膈肌动态变化的肌电信号而触发胸部肌信号检测模块对患者肋间肌的动态变化的肌电信号检测。患者在吸气之初，系统能够基于患者的胸式呼吸动作而中断后续监测，并提示患者重新开始。

根据一种优选实施方式，加阻模块为患者提供的与膈肌肌电信号参数的增加相关的阻力和为患者提供的与膈肌、肋间肌肌电信号参数的协同降低相关的助力的施力方向相同。肌肉进入收缩状态时，肌电信号参数增加。肌肉进入舒张状态时，肌电信号参数降低。

根据一种优选实施方式，在位于胸腔与腹腔之间的膈肌动态变化的肌电信号参数稳定保持时间达到第三阈值时，加阻模块以对患者施加0值力度的方式而恢复待机状态。加阻模块能够在患者进入憋气状态之初撤离其对患者施加的阻力。

实施例2

本实施例是对实施例1的进一步改进，重复的内容不再赘述。

系统设置有第一模式和第二模式。处于第一模式状态下的系统能够对处于静息状态的患者的膈肌的肌电信号和肋间肌的肌电信号进行监测和采集。

根据一种优选实施方式，腹部肌信号检测模块基于患者处于第一预设场景而触发采集患者膈肌的肌电信号参数。胸部肌信号检测模块基于患者处于第一预设场景而触发采集患者肋间肌的肌电信号参数。中心计算模块结合患者膈肌的肌电信号参数和患者肋间肌的肌电信号参数生成患者的肌力评估。肌力评估分为六级，分别为零级、一级、二级、三级、四级和五级。零级表示患者的肋间肌和膈肌的完全瘫痪。一级表示只见肌肉收缩，但不足牵引连接部位的其他肌肉。二级肌力的素质程度表示为：肌肉能够带动肢体沿创面伸屈水平运动，但不能克服重力抬离床面。三级肌力的素质程度表示为：肢体能够抬离床面，但不能抵抗施加的阻力作用。四级肌力的素质程度表示为：肢体能够抵抗阻力，但力量比正常力量弱。五级肌力的素质程度表示为：与正常人无异。中心计算模块控制加阻模块，使加阻模块施加于患者上腹部的阻力值发生变化。在加阻模块针对位于左季肋区和右季肋区之间的上腹部进行力度梯度变化的阻力加持时，加阻模块是由中心计算模块结合膈肌的肌电信号参数和肋间肌的肌电信号参数生成患者肌力评估以调整预先规划的阻力值。

根据一种优选实施方式，中心计算模块能够基于腹部肌信号检测模块传输的患者膈肌的肌电信号参数和胸部肌信号检测模块传送的患者肋间肌的肌电信号参数而调整加阻模块在患者膈肌肌电信号参数和肋间肌肌电信号参数协同降低时施加于患者下胸廓的助力值。在加阻模块针对下胸廓进行助力加持时，加阻模块是由中心计算模块结合腹部肌信号检测模块基于患者处于第一预设场景而触发采集的患者的膈肌的肌电信号参数和胸部肌信号检测模块基于患者处于第一预设场景而触发采集的患者的肋间肌的肌电信号参数生成患者肌力评估以调整预先规划的助力值。

具体地，在患者处于第一预设场景时，腹部肌信号检测模块采集的患者膈肌的肌电信号参数的平均值为a。在患者处于第一预设场景时，胸部肌信号检测模块采集的患者肋间肌的肌电信号参数的平均值为b。中心计算模块针对患者膈肌进行肌力评估。在患者的膈肌的肌电信号参数的平均值为a时，患者的膈肌处于三级的肌力评估状态。中心计算模块修正加阻模块的阻力力度。加阻模块基于患者的三级的膈肌肌力状态进行对应的力度的施加。

中心计算模块基于腹部肌信号检测模块传输的患者膈肌的肌电信号参数和胸部肌信号检测模块传送的患者肋间肌的肌电信号参数定量和/或定性地评价患者的腹式呼吸能力，

腹式呼吸能力(h)，其计算公式如下：

h＝(a+b)/2*v

其中，h为腹式呼吸能力，a为处于第一预设场景的患者膈肌的肌电信号参数的平均值，b为处于第一预设场景的患者肋间肌的肌电信号参数的平均值，v为肌电信号参数与肌肉评估等级的转换系数。

根据测得的患者膈肌的肌电信号参数和患者肋间肌的肌电信号参数共同评价患者的腹式呼吸能力，并用于在患者呼气时加阻模块施加的助力的力度值的修正。

在h值落入四级的肌力评估范围内时，中心计算模块调整加阻模块施加助力的助力值，使助力值满足四级的肌力评估的患者的呼吸助力。

需要注意的是，上述具体实施例是示例性的，本领域技术人员可以在本发明公开内容的启发下想出各种解决方案，而这些解决方案也都属于本发明的公开范围并落入本发明的保护范围之内。本领域技术人员应该明白，本发明说明书均为说明性而并非构成对权利要求的限制。本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。本发明说明书包含多项发明构思，诸如“优选地”、“根据一个优选实施方式”或“可选地”均表示相应段落公开了一个独立的构思，申请人保留根据每项发明构思提出分案申请的权利。在全文中，“优选地”所引导的特征仅为一种可选方式，不应理解为必须设置，故此申请人保留随时放弃或删除相关优选特征之权利。

Claims (10)

1.一种基于呼吸肌电信号的康复训练系统，包含：

腹部肌信号检测模块，检测患者位于胸腔与腹腔之间的膈肌的动态变化的肌电信号而获得患者膈肌的动态变化的肌电信号参数；

胸部肌信号检测模块，基于所述腹部肌信号检测模块采集的膈肌的动态变化的肌电信号参数而对位于两根肋骨之间的肋间肌的动态变化进行信号采集，通过膈肌的动态变化的肌电信号参数和肋间肌的动态变化的肌电信号参数进行腹式呼吸呼气动作判断的协同性检测；

加阻模块，响应于所述腹部肌信号检测模块和所述胸部肌信号检测模块对呼吸动作的检测而为患者呼吸训练中的吸气提供阻力和呼气提供助力，

其特征在于，

所述加阻模块响应于在胸腔与腹腔之间的膈肌发生动态变化时腹部肌信号检测模块采集的膈肌肌电信号参数的增加对位于左季肋区和右季肋区之间的上腹部进行力度梯度变化的阻力加持，在所述位于胸腔与腹腔之间的膈肌动态变化的肌电信号参数稳定保持时间达到第一阈值时，所述加阻模块恢复待机状态，响应于所述胸部肌信号检测模块提供的肋间肌的动态变化的肌电信号参数和所述腹部肌信号检测模块提供的膈肌的动态变化的肌电信号参数形成的相同的变化趋势，所述加阻模块针对下胸廓进行助力加持而为患者提供呼气末助力。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统包含基于所述腹部肌信号检测模块传输的所述患者膈肌的肌电信号参数和所述胸部肌信号检测模块传送的所述患者肋间肌的肌电信号参数而在所述患者膈肌肌电信号参数增加时对所述加阻模块施加于所述患者上腹部的阻力值调整的所述中心计算模块，其中，在所述加阻模块针对位于左季肋区和右季肋区之间的上腹部进行力度梯度变化的阻力加持时，所述加阻模块是由所述中心计算模块结合所述腹部肌信号检测模块基于患者处于第一预设场景而触发采集的患者的膈肌的肌电信号参数和所述胸部肌信号检测模块基于患者处于第一预设场景而触发采集的患者的肋间肌的肌电信号参数生成患者肌力评估以调整预先规划的阻力值。

3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述加阻模块响应于所述中心计算模块生成的所述腹部肌信号检测模块传输的所述患者膈肌的肌电信号参数降幅收窄和所述胸部肌信号检测模块传送的所述患者肋间肌的肌电信号参数降幅收窄而针对所述患者的下胸廓进行助力加持。

4.根据权利要求1～3任一项所述的系统，其特征在于，所述中心计算模块能够基于所述腹部肌信号检测模块传输的所述患者膈肌的肌电信号参数和所述胸部肌信号检测模块传送的所述患者肋间肌的肌电信号参数而在所述患者膈肌肌电信号参数和肋间肌肌电信号参数协同降低时调整所述加阻模块施加于所述患者下胸廓的助力值，其中，在所述加阻模块针对下胸廓进行助力加持时，所述加阻模块是由所述中心计算模块结合所述腹部肌信号检测模块基于患者处于第一预设场景而触发采集的患者的膈肌的肌电信号参数和所述胸部肌信号检测模块基于患者处于第一预设场景而触发采集的患者的肋间肌的肌电信号参数生成患者肌力评估以调整预先规划的助力值。

5.根据权利要求1～4任一项所述的系统，其特征在于，所述系统能够响应于指令输入而优先触发所述腹部肌信号检测模块对所述患者的膈肌的动态变化的肌电信号检测从而开启对患者的康复训练动作的监测。

6.根据权利要求1～5任一项所述的系统，其特征在于，所述腹部肌信号检测模块在所述患者处于第一预设场景时被触发，从而使腹部肌信号检测模块对处于第一预设场景的患者的膈肌的肌电信号进行监测。

7.根据权利要求1～6任一项所述的系统，其特征在于，所述中心计算模块结合由所述腹部肌信号检测模块响应于患者处于第一预设场景采集的患者的膈肌的肌电信号参数和由所述胸部肌信号检测模块响应于患者处于第一预设场景采集的患者的肋间肌的肌电信号参数生成与所述患者呼吸节奏和呼吸强度相关的所述患者的膈肌和肋间肌的肌力评估。

8.根据权利要求1～7任一项所述的系统，其特征在于，在所述腹部肌信号检测模块被触发而优先针对所述患者的膈肌的动态变化的肌电信号检测时，响应于所述腹部肌信号检测模块在第二阈值的时间范围内未检测到膈肌动态变化的肌电信号，所述胸部肌信号检测模块对所述患者肋间肌的动态变化的肌电信号检测。

9.根据权利要求1～8任一项所述的系统，其特征在于，所述加阻模块为所述患者提供的与膈肌肌电信号参数的增加相关的阻力和为所述患者提供的与膈肌、肋间肌肌电信号参数的协同降低相关的助力的施力方向相同。

10.根据权利要求1～9任一项所述的系统，其特征在于，在所述位于胸腔与腹腔之间的膈肌动态变化的肌电信号参数稳定保持时间达到第三阈值时，所述加阻模块以对所述患者施加0数值的力度的方式而恢复待机状态。