TWI694810B - 下肢肌痙攣評估治療系統 - Google Patents

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陳國軒
黃英儒
莊育芬
彭志維
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長庚大學
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Abstract

一種下肢肌痙攣評估治療系統，包括有：一組壓力感測器、一角度感測器、一包覆體、一控制電路及一電腦；其中，透過該包覆體之手把來前、後牽拉一待測下肢體，使該組壓力感測器感測出該待測下肢體之連續阻力變化的數值，並使該角度感測器感測出該待測下肢體之連續角度變化的數值，而令該電腦分析統計該等數值，而分析統計出肌痙攣之黏滯性的量化數據表，並顯示於該電腦之螢幕上，亦可同時對待測下肢體進行功能性電刺激 (FES)，以降低痙攣程度；如此一來，臨床人員即可透過該螢幕之顯示，在治療前後觀察痙攣之變化，俾便於肌痙攣之定量評估與治療。

Description

下肢肌痙攣評估治療系統
本發明係一種下肢肌痙攣評估治療系統，尤指一種藉由牽拉下肢體，並偵測下肢體之連續角度變化及連續阻力變化，而分析統計出肌痙攣之黏滯性的評估系統。
按，痙攣(spasticity)是一種肌肉運動失調現象，其特色為與牽張速度依賴 (velocity dependent)相關，其起因主要來自於對牽張反射的過度興奮而增強牽張反射(stretch reflexes)與肌肉張力，並伴隨過度的肌腱反射(tendon jerk)。痙攣通常是由控制自主運動的大腦或脊髓部分的損傷引起的，這些損傷導致神經系統和肌肉之間的信號平衡發生變化。 這種不平衡導致肌肉活動增加，使肌肉緊張度增加，常發生於腦性麻痺(cerebral palsy)、多發性硬化症(multiple sclerosis)、脊髓損傷(spinal cord injury)、中風(stroke)或肌萎縮性脊髓側索硬化症(amyotrophic lateral sclerosis)等疾病的患者。
另，目前臨床上評估痙攣使用的是非量化的方式，臨床最常使用為修正版艾許沃斯氏量表(Modified Ashworth Scale) ，臨床常見的如施測者快速牽拉肢體，憑阻力感覺給予0, 1, 1+, 2, 3, 4分六種等級給予分數，分數越高表示痙攣程度越高；或者以不同的速度牽拉肢體，目測或以量角器量測受限角度差異，以判斷神經反射的影響程度。對於臨床人員(例如醫師、治療師)，若需在治療前後或長時間觀察痙攣變化，便受限於量表式臨床評估方式無法提供足夠準確的量化數據，故近二十年來，各國臨床研究單位皆嘗試著發展標準化的量化方式，可惜目前尚無統一標準。
再者，習知之肌肉痙攣評估裝置，如我國申請第103125562號「肌肉痙攣評估裝置及其評估方法」發明專利，其揭露有：用以評估一受測者之患肢的肌肉痙攣程度，並包括：一感測運算模組，包含一動作感測單元及一動作運算單元，該動作感測單元感測該受測者之患肢移動而產生一感測訊號，該感測訊號包含該受測者之患肢移動時所產生之角速度、加速度、磁場強度或地磁方位，或其組合，該動作運算單元接收該感測訊號，並依據該感測訊號產生一姿態角，且依據該姿態角將該感測訊號由該動作感測單元的體座標系統轉換至參考座標系統而得到一患肢移動訊號；一痙攣分析模組，包含一抖動運算單元，該抖動運算單元接收該患肢移動訊號，並依據該患肢移動訊號進行患肢的抖動分析，以產生複數抖動參數，其中該些抖動參數選自擺盪最大加速度或角速度值、第一次翻轉時間、震盪軌跡曲線下面積、擺盪最大速度或角度、穩定時間、穩定加速度或角速度值、擺盪次數及擺盪頻率的至少其中之一；以及一痙攣程度評估模組，包含一痙攣程度量化分析單元，該痙攣程度量化分析單元接收該些抖動參數，並依據該些抖動參數進行痙攣程度分析，以產生一痙攣程度分析結果。
然而，該習知之肌肉痙攣評估裝置雖可產生一痙攣程度分析結果，但是其係藉由抖動參數計算出該痙攣程度分析結果，但依據痙攣其起因主要來自於對牽張反射的過度興奮而增強牽張反射(stretch reflexes)與肌肉張力，並伴隨過度的肌腱反射(tendon jerk)，因此以牽拉肢體，藉由患者產生反射阻力來評估，所得到評估值，應該較習用抖動參數計算出該痙攣程度分析結果較為準確，也比較符合痙攣的臨床評估之醫學定義。
有鑑於此，本案發明人本於多年從事相關肌肉痙攣評估專業領域研究及經驗，針對上述之習知評估方法，詳加設計與審慎評估後，終得一確具實用性之本發明。
本發明之目的，在提供一種下肢肌痙攣評估治療系統，係以量化方式，透過牽拉下肢體，並偵測下肢體之連續角度變化及連續阻力變化，而分析統計出肌痙攣之黏滯性的量化數據表。
根據上述之目的，本發明之下肢肌痙攣評估治療系統，其主要係包括有：一組壓力感測器、一角度感測器、一包覆體、一控制電路及一電腦；其中，該角度感測器設置於該待測下肢體之關節上，其可感測該待測下肢體之連續角度變化；該包覆體係包覆於該待測下肢體之表面上，其前端並連接有一牽拉用之手把；該組壓力感測器設置於該手把之一側處，其可感測該待測下肢體之連續阻力變化；該控制電路與該組壓力感測器、該角度感測器電性連接，其接收該組壓力感測器感測出之該待測下肢體之連續阻力變化的數值，並接收該角度感測器感測出之該待測下肢體之連續角度變化的數值；該電腦與該控制電路電性連接，該控制電路可將接收之連續阻力變化數值及接收之連續角度變化數值傳予該電腦，令該電腦分析統計該等數值，而分析統計出肌痙攣之黏滯性的量化數據表；藉此，透過該手把前、後牽拉該待測下肢體，由於該下肢因肌痙攣症狀，使其前、後牽拉過程中產生阻力，該阻力產生之數值透過手把之一側該組壓力感測器感測出該待測下肢體之連續阻力變化的數值，該角度感測器感亦可同時測出該待測下肢體前、後牽拉產生之連續角度變化的數值，進而將前述阻力及角度數值透過該電腦分析統計該等數值，而分析統計出肌痙攣之黏滯性的量化數據表，並顯示於該電腦之螢幕上，如此，臨床人員(例如醫師、治療師)即可透過該螢幕之顯示，在治療前後觀察痙攣之變化，俾便於肌痙攣之定量評估與治療。
本發明之再一目的，當透過電腦顯示由該肌痙攣之黏滯性的量化數據表判斷出肌痙攣之阻力出現時，即可發出一訊號至該控制電路對該待測下肢體進行功能性電刺激 (FES)，以降低痙攣程度。
為便 貴審查委員能對本發明之目的、形狀、構造裝置特徵及其功效，做更進一步之認識與瞭解，茲舉實施例配合圖式，詳細說明如下：
本發明乃有關一種「下肢肌痙攣評估治療系統」，請參閱第1、2圖所示，本發明之下肢肌痙攣評估治療系統，其主要係包括有：一組壓力感測器10、一角度感測器20、一包覆體30、一控制電路40及一電腦50。
其中，該角度感測器20設置於一待測下肢體11之關節12上，其可感測該待測下肢體11之連續角度變化。
該包覆體30係包覆於該待測下肢體11之表面上，其前端並連接有一牽拉用之手把31。
該組壓力感測器10設置於該手把31之一側處，其可感測該待測下肢體11之連續阻力變化。
該控制電路40與該組壓力感測器10、該角度感測器20電性連接，其接收該組壓力感測器10感測出之該待測下肢體11之連續阻力變化的數值，並接收該角度感測器20感測出之該待測下肢體11之連續角度變化的數值。
該電腦50與該控制電路40電性連接，該控制電路40可將接收之連續阻力變化數值及接收之連續角度變化數值傳予該電腦50，令該電腦50分析統計該等數值，而分析統計出肌痙攣之黏滯性的量化數據表，並顯示於該電腦50之螢幕51上。
藉上述構件之組成，進行肌痙攣之評估時，可透過該手把31前、後牽拉該待測下肢體11，由於下肢因肌痙攣症狀，使其前、後牽拉過程中產生阻力，該阻力產生之數值透過手把31之一側該組壓力感測器10感測出該待測下肢體11之連續阻力變化的數值，該角度感測器20亦可同時感測出該待測下肢體11之連續角度變化的數值，而令該電腦50分析統計該等數值，而分析統計出肌痙攣之黏滯性的量化數據表60，並顯示於該電腦50之螢幕51上。
如此一來，臨床人員(例如醫師、治療師)即可透過該螢幕51之量化顯示，在治療前後觀察痙攣之變化，俾便於肌痙攣之定量評估與治療。
復請參閱第1、2圖所示，該控制電路40可為一微處理器。
復請參閱第1、2圖所示，透過該手把31前、後牽拉該待測下肢體11之頻率可為1/3Hz(即每一秒週期性牽拉1/3次)、1/2Hz(即每一秒週期性牽拉1/2次)、1Hz(即每一秒週期性牽拉1次)、3/2 Hz(即每一秒週期性牽拉3/2次)、2Hz(即每一秒週期性牽拉2次)，而產生5次肌痙攣之黏滯性的量化數據表60。
復請參閱第1、2圖所示，可利用一正常之下肢體做肌痙攣之評估，以獲得正常下肢體之黏滯性的量化數據表61，其牽拉之頻率亦為1/3Hz(即每一秒週期性牽拉1/3次)、1/2Hz(即每一秒週期性牽拉1/2次)、1Hz(即每一秒週期性牽拉1次)、3/2 Hz(即每一秒週期性牽拉3/2次)、2Hz(即每一秒週期性牽拉2次)，而產生5次正常下肢體黏滯性的量化數據，如此，即可以正常下肢體之黏滯性的量化數據表61獲得該肌痙攣之黏滯性的量化數據表60之差距，以作為肌痙攣治療之評估。
請參閱第3、4圖所示，該電腦50亦可將獲得之牽拉頻率1/3Hz、1/2Hz、1Hz、3/2 Hz、2Hz之連續阻力變化數值及接收之連續角度變化數值，畫出5次正常下肢體之遲滯迴圈62，及畫出5次該肌痙攣之遲滯迴圈63，並顯示於該電腦50之螢幕51上，其中該肌痙攣之遲滯迴圈63呈橢圓形，該遲滯迴圈63之橢圓形短軸H寬度為黏滯性，即該短軸H之寬度愈寬，肌痙攣之黏滯性愈大。
復請參閱第1、2圖所示，該電腦50由該肌痙攣之黏滯性的量化數據表60判斷出肌痙攣之阻力出現時，即操控該控制電路40對該待測下肢體11進行功能性電刺激 (FES)，以降低痙攣程度。
復請參閱第1、2圖所示，該電腦50判斷出該量化數據表60之數據線與水平傾斜率角度超過45度時，即可發出一訊號至該控制電路40對該待測下肢體11進行功能性電刺激 (FES)，以降低痙攣程度。
復請參閱第1、2圖所示，該功能性電刺激之頻率在30pps與100pps之間。
復請參閱第1、2圖所示，該手把31可為一圓形環，以方便前、後牽拉時之握持。
綜合上所述，本發明之下肢肌痙攣評估治療系統，確實具有前所未有之創新設計，其既未見於任何刊物，且市面上亦未見有任何類似的設計，是以，其具有新穎性應無疑慮。另外，本發明所具有之獨特特徵以及功能遠非習用所可比擬，所以其確實比習用更具有其進步性，而符合我國專利法有關發明專利之申請要件之規定，乃依法提起專利申請。
以上所述，僅為本發明最佳具體實施例，惟本發明之構造特徵並不侷限於此，任何熟悉該項技藝者在本發明領域內，可輕易思及之變化或修飾，皆可涵蓋在以下本案之專利範圍。
10:壓力感測器 11:待測下肢體 12:關節 20:角度感測器 30:包覆體 31:手把 40:控制電路 50:電腦 51:螢幕
第 1 圖為本發明下肢肌痙攣評估治療系統之外觀示意圖。
第 2 圖為經本發明下肢肌痙攣評估治療系統評估後之黏滯性統計圖。
第 3 圖為經本發明下肢肌痙攣評估治療系統評估後之遲滯迴圈示意圖。
第 4 圖為經本發明下肢肌痙攣評估治療系統評估後之2Hz頻率之遲滯迴圈示意圖。
10:壓力感測器
11:待測下肢體
12:關節
20:角度感測器
30:包覆體
31:手把
40:控制電路
50:電腦
51:螢幕

Claims (10)

  1. 一種下肢肌痙攣評估治療系統，包括： 一角度感測器，該角度感測器設置於一待測下肢體之關節上，其可感測該待測下肢體之連續角度變化； 一包覆體，該包覆體係包覆於該待測下肢體之表面上，其前端並連接有一牽拉用之手把； 一組壓力感測器，該組壓力感測器設置於該手把之一側處，其可感測該待測下肢體之連續阻力變化； 一控制電路，該控制電路與該組壓力感測器、該角度感測器電性連接，其接收該組壓力感測器感測出之該待測下肢體之連續阻力變化的數值，並接收該角度感測器感測出之該待測下肢體之連續角度變化的數值；及 一電腦，該電腦與該控制電路電性連接，該控制電路可將接收之連續阻力變化數值及接收之連續角度變化數值傳予該電腦，令該電腦分析統計該等數值，而分析統計出肌痙攣之黏滯性的量化數據表，並顯示於該電腦之螢幕上； 其中，透過該手把前、後牽拉該待測下肢體，下肢因肌痙攣症狀，使其前、後牽拉過程中產生阻力，該阻力產生之數值透過手把之一側該組壓力感測器感測出該待測下肢體之連續阻力變化的數值，並使該角度感測器感同時測出該待測下肢體之連續角度變化的數值，而令該電腦分析統計該等數值，而分析統計出肌痙攣之黏滯性的量化數據表，並顯示於該電腦之螢幕上。
  2. 如申請專利範圍第 1 項所述之下肢肌痙攣評估治療系統，其中該控制電路係為一微處理器。
  3. 如申請專利範圍第 1 項所述之下肢肌痙攣評估治療系統，其中該電腦係將獲得之連續阻力變化數值及接收之連續角度變化數值，畫出一遲滯迴圈，並顯示於該電腦之螢幕上。
  4. 如申請專利範圍第 3 項所述之下肢肌痙攣評估治療系統，其中該遲滯迴圈呈橢圓形，該遲滯迴圈之橢圓形短軸寬度為黏滯性，該短軸之寬度愈寬，肌痙攣之黏滯性愈大。
  5. 如申請專利範圍第 1 項所述之下肢肌痙攣評估治療系統，其中透過該手把前、後牽拉該待測下肢體之頻率為1/3Hz(即每一秒週期性牽拉1/3次)、1/2Hz(即每一秒週期性牽拉1/2次)、1Hz(即每一秒週期性牽拉1次)、3/2 Hz(即每一秒週期性牽拉3/2次)、2Hz(即每一秒週期性牽拉2次)，而產生5次肌痙攣之黏滯性的量化數據表。
  6. 如申請專利範圍第 5 項所述之下肢肌痙攣評估治療系統，其中可利用一正常之下肢體做肌痙攣之評估，以獲得正常下肢體之黏滯性的量化數據表，其牽拉之頻率亦為1/3Hz(即每一秒週期性牽拉1/3次)、1/2Hz(即每一秒週期性牽拉1/2次)、1Hz(即每一秒週期性牽拉1次)、3/2 Hz(即每一秒週期性牽拉3/2次)、2Hz(即每一秒週期性牽拉2次)，而產生5次正常下肢體黏滯性的量化數據，即可以正常下肢體之黏滯性的量化數據表獲得該肌痙攣之黏滯性的量化數據表之差距，以作為肌痙攣治療之評估。
  7. 如申請專利範圍第 1 項所述之下肢肌痙攣評估治療系統，其中該電腦由該肌痙攣之黏滯性的量化數據表判斷出肌痙攣之阻力出現時，即操控該控制電路對該待測下肢體進行功能性電刺激 (FES)，以降低痙攣程度。
  8. 如申請專利範圍第 7 項所述之下肢肌痙攣評估治療系統，其中該電腦判斷出該量化數據表之數據線與水平傾斜率角度超過45度時，即可發出一訊號至該控制電路對該待測下肢體進行功能性電刺激 (FES)，以降低痙攣程度。
  9. 如申請專利範圍第 7或8 項所述之下肢肌痙攣評估治療系統，其中該功能性電刺激之頻率在30pps與100pps之間。
  10. 如申請專利範圍第 1 項所述之下肢肌痙攣評估治療系統，其中該手把係為一圓形環。
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