一种生物刺激反馈仪的智能匹配算法

一种生物刺激反馈仪的 智能匹配算法

蔡位坛

广州通泽医疗科技有限公司 广东广州 510000

摘要:响应国家优生优育政策及女性对产后健康意识的提高，医院及女性对产后康复的重视程度越来越高，传统的产后康复项目主要是通过固定的治疗方案来做盆底康复治疗，治疗的处方主要是单一频率，单一波群的电刺激脉冲波对盆底肌进行电刺激治疗，但不同症状的患者使用单一的治疗方案效果并不理想。通过医疗器械技术及临床研究的发展，最近几年推出了集合评估-治疗的生物刺激反馈仪，目前主要是通过采集肌电及压力通道来评估盆底肌各个肌肉群的情况。该论文主要是研究如何通过人体腔内(阴道或肛门)专用生物反馈肌肉刺激探测器捕捉和测量盆底肌肉群在收缩和放松过程中的峰值肌电(EMG),通过肌电图的变化展现在显示器上,让患者感知、理解这些信号，并根据这些信号学会在一定范围内通过意识调控骨盆底肌肉的活动的仪器。

关键词:

肌电采集、临床数据库、精准的电刺激波形控制

我们先简单介绍一下生物刺激反馈仪的产品组成，生物刺激反馈治疗仪通常由主机（主要包括采集模块和刺激模块）、电极线、阴道电极、表皮电极组成。

其中主机一般包括采集模块和电刺激模块，本文主要研究的是采用肌电采集评估的生物刺激反馈仪，其中肌电采集模块主要包括差模放大电路，腹部参考电极放大电路，滤波电路，模数转化电路及数据处理，数据存储等内容，实现肌电采集、切换肌电评估与治疗功能及绘制肌电信号图表的功能，通过绘制肌电图表及设置限制可以评估盆底肌状况。电刺激模块包括基波信号发生电路、波群生成器、变压器、电流采样电路、电流显示及控制等内容，主要实现电刺激的不同的治疗处方及能量强度^[1]。

电极线主要是信号传递作用，具有传递肌肉收缩产生电信号及电刺激的功能，主机内置继电器选通功能，当主机需要采集肌电信号时，主机继电器会把电极线选通到肌电采集电路，肌电信号通过采集探头经过电极线进入肌电采集电路，主机显示肌电幅值。当主机需要进行电刺激治疗时，主机继电器会把电极线选通电刺激输出电路，电刺激能量通过电极线传递到探头电极传导至人体，进行电刺激治疗。在单一功能内，电极线的信号传输是单向的，切换的主体是主机。

阴道电极用于采集阴道腔体表面的肌电信号和输出电刺激信号。

表皮电极用于采集腹部、腰部等表皮的肌电信号和输出电刺激信号。

生物刺激反馈仪的工作机制：

生物刺激反馈仪通过表面电极采集皮肤的表面肌电信号，阴道电极采集腔体自发的表面肌电信号，再对比两个电极肌电信号进行去噪、放大、滤波、A/D转换后进行分析，最后将肌电波形反馈到显示波形，提示患者正常及异常的肌肉活动状态，从而使患者能够学会有意识的控制和矫正自身不正常的心理、生理活动，这是主动的生物反馈训练。

生物刺激反馈仪还可以设置不同的电刺激参数（基波频率、脉冲宽度、波群频率等）对患者的目标肌肉进行被动的电刺激训练^[2]。

评估、治疗与智能匹配算法的关系：

不同的肌电评估结果都反映产后盆底肌的损伤程度，采用国际标准的盆底功能障碍和治疗效果的评估方法，前基线检测、Ⅱ类肌检测、ⅠⅡ类肌协同、Ⅰ类肌检测、后基线检测来评估损伤程度。

前基线检测——60s静息状态：盆底肌肉放松功能

2、Ⅱ类肌检测：性和括约功能——收缩和放松：5次快速收缩

3、Ⅰ 、Ⅱ类肌协同的括约功能—收缩和放松

4、Ⅰ类肌检测——耐力收缩和支持：60S耐久收缩

后基线检测——60S静息状态：盆底肌肉恢复功能

通过Glazer阶段参数评估，传统的治疗方案会固定电刺激频率，脉冲频率来做一系列的治疗，但是随着患者群体的差异性丰富起来，治疗过程中加入肌电检测可以通过不同阶段的康复情况调整治疗方案，例如在快速收缩的时候时间放慢的，我们可以通过较高频率电刺激促进肌肉的收缩，我们称为鼓励式反馈治疗。但是要做到实时调整治疗方案及智能匹配需要以下三大资源的协助支持。

第一、超高抗干扰，高速的，稳定的EMG峰值采样技术，这个是智能匹配治疗方案的基础，不能准确去除干扰的肌电信号，会导致治疗方案失误。

第二、强大的临床数据库，数百盆底机器在外使用，收集超过10w份的患者档案是调整智能治疗算法的数据基础^[3]。

第三、精准的电刺激波形输出，是治疗方案针对性的保证。

三者不可或缺，精准高速的肌电采集是患者精准分类及实时调整治疗方案的基础。(目前部分厂家都会收到肢体的干扰，不能采集真实的肌电数据，意味着不能区分不同的患者类型)(高速的采集分析，我们可以根据实时采集的数据来调整下一次治疗的方案。)、强大并持续完善的智能算法(需要一直都是贴近临床的技术开发，前期临床数据确定我们初步的算法，同时一直不断地评估治疗数据，通过患者类型-治疗方案-治疗效果实现输入-方案-输出，不定期的更新新的治疗对策。)。随着我们治疗方案的细化，我们对治疗的波形提出了非常严格的要求。必须真正的控制时间，幅度，波形类别。

参考文献：

[1] 杨建明. 一种生物刺激反馈仪:, CN208552858U[P]. 2019.

[2] 陆浩波, 石磊, 杨开钰. 一种高层次全方位的整合治疗的生物刺激反馈仪:.

[3] 张松兰. 智能推荐算法研究综述[J]. 2021(2017-6):51-54.