[发明专利]一种由肌肉疲劳状态控制的功能性电刺激方法及系统

说明书

本发明实施例公开了一种由肌肉疲劳状态控制的功能性电刺激方法及系统，由肌电采集系统采集肌电信号(EMG)；通过一些信号处理的方法，对采集到的EMG进行信号分离和去除噪声，本文以自适应小波变换(DWT)为例，对信号进行处理，去除刺激伪影，并提取出诱发肌电信号和随机肌电信号；通过本申请提出的肌肉疲劳跟踪方法对肌肉疲劳进行判定；根据肌肉的疲劳程度和采集到的肌电信号调控刺激参数对肌肉进行刺激或者停止刺激。

技术领域

本发明涉及一种电刺激方法及系统，尤其涉及一种由肌肉疲劳状态控制的功能性电刺激方法及系统。

背景技术

偏瘫是中风后常见的生理现象。如果没有足够的康复训练，中风引起的瘫痪或瘫痪的肌肉会导致肌肉萎缩。由于肌肉萎缩的形态学和组织化学适应，上运动神经元损伤的失神经骨骼肌对快速疲劳的抵抗能力受损。此外，功能性电刺激(FES)在诱发肌肉收缩时迅速引起肌肉疲劳。因此，在这种情况下，要优化刺激策略以最小化肌肉疲劳影响是极其困难的。延缓和减少FES运动中的肌肉疲劳是影响FES临床疗效的一项重要而又具有挑战性的任务。已发表的抗疲劳方法用于优化FES治疗方法，可分为四组：刺激电极的大小和位置，FES参数的调节，运动模式和频率的优化，以及生物反馈控制的刺激，这些方法对疲劳跟踪并不准确，无准备准备检测肌肉是否处于疲劳状态。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种由肌肉疲劳状态控制的功能性电刺激方法及系统。可对肌肉疲劳进行判定；如果判定为肌肉疲劳则停止刺激；如果判定为肌肉不疲劳，根据采集到的肌电信号调控刺激参数则对肌肉进行刺激。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种由肌肉疲劳状态控制的功能性电刺激方法，包括以下步骤：

S1：使用自适应离散小波变换对信号去除噪声和刺激伪影，并分离出诱发肌电信号和随机肌电信号；

S2：从所述诱发肌电信号和随机肌电信号中提取M波；

S3：使用所述随机肌电信号的功率谱计算中位数频率；

S4：检测所述M波的峰值到峰值和肌电图的中位数频率斜率是否都过零点，然后通过信号平滑处理、斜率计算和过零点检测确定肌肉的疲劳程度。

其中，还包括使用阈值计算准则生成新的系数，使用所述新的系数重建所述诱发肌电信号和随机肌电信号。

所述阈值计算准则使用SURE、FIXTHRES、HEURISTIC SURE、MINIMAX其中一种。

相应地，本发明实施例还提供了一种由肌肉疲劳状态控制的功能性电刺激系统，包括：

肌电采集模块：用于采集肌电信号；

信号分离模块：使用自适应离散小波变换去除噪声和刺激伪影，并分离出诱发肌电信号和随机肌电信号，使用阈值计算准则生成新的系数，使用所述新的系数重建所述诱发肌电信号和随机肌电信号；

疲劳追踪模块：用于从诱发肌电信号和随机肌电信号中提取M波，利用随机肌电信号的功率谱计算中位数频率，检测所述m波的峰值到峰值，肌电图的中频斜率是否都过零点，然后通过信号平滑、斜率计算和过零点检测来确定肌肉是否处于疲劳状态。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：本发明在信号分离过程中采用了自适应离散小波变换(DWT)去除噪声和刺激伪影，并分离出诱发肌电信号和随机肌电信号。从诱发肌电信号和随机肌电信号中提取M波。利用随机肌电信号的功率谱计算中位数频率(MDF)，检测M波的峰值到峰值，肌电图的中频斜率是否都过零点，然后通过信号平滑处理、斜率计算和过零点检测来估算肌肉的额疲劳程度。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明作进一步地详细描述。