鏡像運動神經調制系統技術方案

本發明專利技術公開一種鏡像運動神經調制系統，包括若干導聯的生物信號放大器、微電腦控制器、若干導聯的功能性電刺激器及微電流直流恒流刺激器。本發明專利技術綜合應用功能性電刺激、經顱直流電刺激技術和鏡像運動神經元參與運動控制的原理，利用生物信號放大器、模擬肌電積分包絡信號控制的功能性電刺激器、微電流直流恒流刺激器在微電腦控制器的整合下，利用健側肢體進行功能性活動的若干肌群的肌電信號，經過處理產生肌電活動包絡信號，并以此調制和控制若干導聯的功能性電刺激，使對側患病肢體的若干肌群根據健側肌電信息產生同樣的鏡像動作，實現大腦功能調控與重建，促進神經突觸的可塑性及神經功能的康復，達到運動康復的治療效果。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及神經康復
，尤其涉及一種用于腦卒中及中樞神經損傷后偏癱患者康復治療的鏡像運動神經調制系統。
技術介紹
中樞神經系統病變常常引起人體運動功能障礙，最常見的是偏側肢體癱瘓，極大的影響患者的工作和生活，而且給家庭和社會也帶來了沉重的負擔。傳統的醫療康復手段主要是靠針灸、按摩、體療以及理療被動治療，其治療方法和治療效果有限。近年來隨著神經科學和臨床康復醫學的科研與發展，先后提出一些新的神經生理學理論和神經功能障礙的神經運動療法，比如神經損傷的再生、重建、功能補償理論、運動再學習理論、功能性電刺激(FES)、生物反饋治療，強制性運動療法、運動想象療法、 動作觀察療法、經顱磁刺激療法、機器人輔助治療等新的治療方法，以及最近利用視覺反饋，看鏡子健側運動的的鏡像運動療法。這些治療往往只利用了部分神經運動機理促進康復，療效并不理想。神經控制運動是感覺、運動驅動、情緒、記憶多功能、多種神經反饋回路共同調節的結果，因此要增加神經康復要盡量調動更多的神經元參與。鏡像神經元是近十幾年來神經科學研究的新發現，1996年首先發現猴類看見動作時就有放電活動做出模仿動作的鏡像神經，1998年應用磁共振和經顱磁刺激技術又發現人腦多部位同樣也有鏡像神經元系統。研究證明鏡像神經系統是運動觀察、想象、模仿、學習和神經功能重建的神經生理基礎。經顱直流電刺激(tDCS)是一種古老而又重新認識、重新發現的新的電療方法。用無創微弱電流，以電場極化的作用方式調節大腦神經細胞膜電位的靜息水平，影響神經細胞的局部電位，改變興奮閾值，正極刺激能使神經興奮性增加，負極刺激抑制神經功能。用負極刺激健側大腦、正極刺激患側大腦可以直接興奮患側大腦、抑制健側皮質對患側的抑制。
技術實現思路
本專利技術的主要目的是提供一種以鏡像運動神經調制為主的康復治療系統，旨在利用更多的運動協助機制實現大腦功能調控與重建，促進神經突觸的可塑性及神經功能的康復，提高中樞性偏癱患者的治療效果。為了達到上述目的，本專利技術提出一種鏡像運動神經調制系統，包括若干導聯的生物信號放大器，用于米集健側肢體活動時的表面肌電信號的信息；微電腦控制器，用于對所述表面肌電信號進行處理，形成模擬積分的動態肌電包絡狀指令信號；若干導聯的功能性電刺激器，用于根據所述健側肢體模擬積分的動態肌電包絡狀指令信號，以等比例運動的鏡像電流刺激對側患側肢體產生相似的同步收縮的鏡像運動。優選地，所述若干導聯的生物信號放大器具有檢測電極，所述檢測電極貼在患者健側肢體的相應肌肉部位；所述若干導聯的功能性電刺激器具有刺激電極，所述刺激電極貼在患者患側肢體的對應肌肉部位。優選地，該系統還包括處理器，連接在所述生物信號放大器與微電腦控制器之間，用于對所述表面肌電信號進行AD轉換、放大、整流、濾波與積分電路處理。優選地，所述微電腦控制器對所述表面肌電信號進行處理的方式包括AD轉換、數字濾波以及小波分析處理。 優選地，該系統還包括微電流直流恒流刺激器，與所述微電腦控制器連接，其正極連接患側肢體的皮子代表區的頭部位置，負極連接健側相對應的頭顱表面，用于在外周肢體產生鏡像運動時，頭部的微電流直流電刺激協同刺激大腦皮子神經元，調節和增加患側大腦的興奮性，共同促進受損皮質功能的恢復。優選地，所述微電流直流恒流刺激器選用的是高壓運算放大器與恒流源電路。優選地，所述微電流直流恒流刺激器的刺激電流小于5mA。優選地，所述微電腦控制器還用于延時觸發所述功能性電刺激器，使患側肢體肌肉刺激時間同步延時，產生健側肢體與患側肢體的相位交替運動。優選地，所述生物信號放大器為低噪高阻抗儀表放大器；所述微電腦控制器選用的是ARM系列單片機。優選地，所述表面肌電信號的信息至少包括以下之一肌電信號的幅度、波形、活動時間、間歇時間、各肌群之間的活動時序。本專利技術提出的一種鏡像運動神經調制系統，綜合應用FES、tDCS技術和鏡像運動神經元參與運動控制的原理，利用生物信號放大器、模擬肌電積分包絡信號控制的功能性電刺激器、微電流直流恒流刺激器在微電腦控制器的整合下，集成一體，利用健側肢體進行功能性活動的若干肌群的肌電信號，經過放大、整流、濾波、采樣和數學處理，產生若干功能活動肌群的肌電活動包絡信號，并以此調制和控制若干導聯的功能性電刺激，使對側患病肢體的若干肌群根據健側肌電的活動強度、強度變化、收縮時間、間歇時間、活動時序產生同樣的鏡像動作，不用鏡子，患者可以親眼看到并感覺到雙側肢體的同步鏡像活動或功能性鏡像活動，充分調動患者鏡像神經、感覺神經、運動神經以及運動意念、運動反饋等中樞神經、外周神經等反射弧，實現大腦功能調控與重建，促進神經突觸的可塑性，促進神經功能的康復，從而達到運動康復的治療效果。附圖說明圖I是本專利技術鏡像運動神經調制系統較佳實施例的結構框圖；圖2是本專利技術鏡像運動神經調制系統的工作過程示意圖。為了使本專利技術的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本專利技術進行進一步詳細說明。具體實施例方式應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本專利技術，并不用于限定本專利技術。鏡像神經元系統被發現已有十多年歷史。當人類見到一種新的行為，效仿這種行為活動時，大腦運動前區一組特殊細胞有放電現象，故名為鏡像神經元，不論是自己做出動作，還是看到別人做出同樣的動作，鏡像神經元都會被激活，它的功能是用以幫助人類運動學習，模擬仿制，是運動神經網絡重建的重要解剖生理學基礎，也是理解他人行為的基礎。目前發現鏡像神經元在大腦的分布廣泛，運動前區皮質、頂葉、顳葉和島葉均可見到大量鏡像神經元。此外還有一類鏡像神經元，在觀察新動作、行為、語言、臉部表情和身體姿勢時激活。另一類鏡像神經元則在當人們企圖去認識剛才觀察到后的意念時激活。當人們主動進行認識、模仿、學習的意念增強時鏡像神經元激活，當皮質興奮性提高時，鏡像神經的活動可使肢體的運動功能改善。鏡像療法也是一種新的運動康復治療方法例如把鏡子以一定的角度置于兩側肢體中間，病變肢體在鏡子反面看不見，令患者注視鏡內的健側肢體，令患者兩側肢體同時鏡像活動，由于患側肢體始終被鏡子遮蓋，患者見到病變肢體在鏡內能夠活動自如，是一種病人主動參與的無創性神經學習重建方法，對腦卒中及中樞神經損傷后偏癱患者的康復治療有效。tDCS也是一門重新認識的新技術，兩者結合一起使用可加強治療效果。本專利技術正是基于上述原理，采用雙側主動運動和健側幫助患側鏡像運動并輔助經顱直流電刺激的思路，充分利用多種神經運動調制機制，把主動運動、動作觀察、鏡像運動、想象運動、生物反饋運動、雙側運動體感反射、功能性電刺激，經顱直流調制技術集為一體，是一種全新的神經康復綜合治療技術。本專利技術充分調動患者鏡像神經、感覺神經、運動神經以及運動意念、運動體感反饋等中樞神經、外周神經等反射弧、微直流對大腦皮質功能調制，實現患側大腦調制與重建，促進神經突觸的可塑性，促進神經功能的康復，從而達到運動康復的治療效果。具體地，如圖I所示，本專利技術較佳實施例提出一種鏡像運動神經調制系統，主要用于治療中樞性偏癱病人的康復訓練與治療，該鏡像運動神經調制系統包括若干導聯的生物信號放大器I、微電腦控制器2、若干導聯的功能性電刺激器3,其中生物信號放大器I的輸入端具有檢測電極11，功能性電刺激器3的輸入端具有刺激電本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種鏡像運動神經調制系統，其特征在于，包括：若干導聯的生物信號放大器，用于采集健側肢體活動時的表面肌電信號的信息；微電腦控制器，用于對所述表面肌電信號進行處理，形成模擬積分的動態肌電包絡狀指令信號；若干導聯的功能性電刺激器，用于根據所述模擬積分的動態肌電包絡狀指令信號，以等比例鏡像電流刺激健側肢體對側的患側肢體產生等比例同步收縮的鏡像運動。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：楊亦錚，
申請(專利權)人：深圳英智科技有限公司，
類型：發明
國別省市：