足部神经电脉冲刺激方法及系统和系统与流程

本发明涉及电刺激治疗，具体是足部神经电脉冲刺激方法及系统和系统。

背景技术：

1、足部神经刺激治疗过程，因为脚来踩电是因为人体脚部的角质层较厚，相对电阻较大，脚跟部的痛觉感觉神经也少，所以脚部所能承受的电刺激量最强。由于脚跟部对电刺激的神经反射特点多为足跟上提运动，电流一旦增大，治疗或练习者在承受不住时，即电流超过人体的最大承受量时，脚跟部的腓肠肌和比目鱼肌腱受到强电刺激而痉挛收缩，脚跟会反射性的自动弹离开来。也就是足部神经刺激过程的刺激参数由于人体的反应迟钝导致参数确认不敏感，导致电刺激参数的优化具有困难。

技术实现思路

1、(1)要解决的技术问题

2、本发明的目的在于提供足部神经电脉冲刺激方法及系统和系统，以解决足部神经电刺激具有困难。

3、(2)技术方案

4、为实现上述目的，一方面，本发明提供了足部神经电脉冲刺激方法及系统，所述方法包括：

5、将贴片电极的正极、负极依次贴附于足跟和足弓的皮肤表面，通过贴片电极向足部神经施加电脉冲刺激，所述电脉冲刺激的参数包括电流强度、电压幅值、脉冲频率和脉冲宽度；通过贴附于腓肠肌的电压传感器测量因电脉冲刺激引起的肌电信号；

6、将肌电信号通过ad转换器转换得到第一信号，将第一信号通过symlets小波进行多级小波分解得到具备不同频率层次信号的第二信号；基于预设特征阈值参数分析每个子带的频率内容和能量分布剔除非肌电信号并通过逆小波变换重构得到第三信号；将第三信号的数据点逐个比较，在时间序列上的当某个数据点的值大于其前相邻数据点而小于其后相邻数据点时，将所述数据点记为局部最大值点，通过局部最大值点之间最小时间间隔得到最小周期；将第三信号按最小周期的二分之一长度进行分段，在每个分段中计算数据点的值与时间轴形成的面积，并选取面积最大的数据点作为该分段的标记点，将所有分段的标记点通过插值算法连接起来得到第四信号；

7、在神经电刺激治疗之前，进行k次神经电刺激测试，将脉冲形式的刺激电流的幅值从零开始逐步递增，当第四信号的波峰在设定时间段内的波动小于设定的第一波动阈值，停止递增刺激电流并将所述刺激电流的幅值记为工作电流值；达到工作电流值前的神经电刺激过程记为上升段，达到工作电流值后的神经电刺激过程记为稳态段；以稳态段进行神经电刺激并在设定时段持续观测，当第四信号出现跃迁现象即第四信号突破设定的第二波动阈值时，将跃迁现象对应的第四信号按时间顺序记为跃迁信号序列，同时记录每次跃迁现象对应的刺激电流参数序列，所述刺激电流参数包括幅值以及刺激值，所述刺激值是在最小周期内刺激电流的幅值与时间轴形成的包络面积；将在k次神经电刺激测试中的第i次神经电刺激测试统计有跃迁现象数量记为mi，根据跃迁信号序列和跃迁现象数量通过统计学似然估计方法得到神经元亚阈值振荡频次期望λ，根据神经元亚阈值振荡频次期望λ建立和跃迁信号序列、刺激电流参数序列之间的拟合关系，通过拟合关系计算得到神经元亚阈值的振荡置信区间；通过振荡置信区间ci以及设定的置信阈值求出不产生神经元亚阈值振荡的刺激电流参数范围记为可靠参数阈值；

8、在神经电刺激治疗期间，将刺激电流的幅值设定在超过工作电流值且不超过可靠参数阈值运行；当刺激电流的刺激值超过可靠参数阈值时，将刺激电流的幅值以不高于工作电流值运行，直到刺激电流的刺激值在可靠参数阈值内则恢复刺激电流幅值。

9、进一步地，所述根据第二时段的分布特征通过统计学似然估计方法得到神经元亚阈值的振荡置信区间的方法包括：

10、构建神经元亚阈值的振荡的似然函数l(λ)的公式为：

11、

12、将似然函数l(λ)取对数并求其导数为零时的λ并记为最大似然估计建立刺激电流参数x与线性系数β(β0,β1,β2)且公式为：

13、

14、在第i次的神经电刺激测试跃迁现象数量mi，其中第j次跃迁现象的刺激电流参数x(1,x1j,x2j)为刺激电流的幅值x1j和刺激值x2j，ε是误差项,是x1j的均值，是x2j的均值；将误差项ε的平方和最小化，设计算β的标准误差se(β)的公式为：

15、

16、使用t分布计算β的振荡置信区间ci的公式为：

17、

18、其中代表在计算电刺激参数对神经元振荡发生率影响强度β的双尾置信区间时所用的显著性水平的一半；(k-3)代表自由度，由样本个数k剔除β0、β1和β2代表的三个自由度得到。

19、进一步地，所述方法还包括：

20、在神经电刺激治疗期间，若产生神经元亚阈值振荡时，将神经元亚阈值振荡的跃迁信号序列和超过可靠参数阈值刺激电流参数序列求解斯皮尔曼相关系数；当斯皮尔曼相关系数超过设定的系数阈值，则查找神经元亚阈值振荡的跃迁信号序列和超过可靠参数阈值刺激电流参数序列的时间轴上的时间差，将刺激电流的幅值以不高于工作电流值运行的时刻范围在时间轴上平移一个时间差单位。

21、进一步地，所述方法还包括：

22、在神经电刺激治疗期间，若产生神经元亚阈值振荡时，将神经元亚阈值振荡的跃迁信号序列和超过可靠参数阈值刺激电流参数序列求解斯皮尔曼相关系数；当斯皮尔曼相关系数不超过设定的系数阈值，则统计跃迁现象的数量符合神经元亚阈值的振荡置信区间；若跃迁现象的数量不符合神经元亚阈值的振荡置信区间，则重新生成可靠参数阈值。

23、进一步地，所述方法还包括：

24、将患者的身份信息、神经电刺激部位、治疗阶段信息和对应的刺激电流参数保存为治疗数据库；在神经电刺激治疗之前，根据患者身份信息核实是否已经存在治疗数据库，从治疗数据库查找本次神经电刺激治疗的神经电刺激部位、治疗阶段信息是否匹配；若匹配则直接进入神经电刺激治疗，若不匹配则重新生成可靠参数阈值。

25、基于同一发明构思，另一方面，本发明还提供了神经电刺激监测系统，所述系统包括：

26、信号获取模块，用于获取神经电刺激过程的肌电信号，所述肌电信号是由吸附在待测肌肉区域皮肤的电压传感器测得，所述神经电刺激是由吸附在待测肌肉区域皮肤的导电电极释放，所述电压传感器和导电电极之间的距离超过设定的距离阈值；

27、信号处理模块，用于将肌电信号通过ad转换器转换得到第一信号，将第一信号通过symlets小波进行多级小波分解得到具备不同频率层次信号的第二信号；基于预设特征阈值参数分析每个子带的频率内容和能量分布剔除非肌电信号并通过逆小波变换重构得到第三信号；将第三信号的数据点逐个比较，在时间序列上的当某个数据点的值大于其前相邻数据点而小于其后相邻数据点时，将所述数据点记为局部最大值点，通过局部最大值点之间最小时间间隔得到最小周期；将第三信号按最小周期的二分之一长度进行分段，在每个分段中计算数据点的值与时间轴形成的面积，并选取面积最大的数据点作为该分段的标记点，将所有分段的标记点通过插值算法连接起来得到第四信号；

28、参数生成模块，用于在神经电刺激治疗之前，进行k次神经电刺激测试，将脉冲形式的刺激电流的幅值从零开始逐步递增，当第四信号的波峰在设定时间段内的波动小于设定的第一波动阈值，停止递增刺激电流并将所述刺激电流的幅值记为工作电流值；达到工作电流值前的神经电刺激过程记为上升段，达到工作电流值后的神经电刺激过程记为稳态段；以稳态段进行神经电刺激并在设定时段持续观测，当第四信号出现跃迁现象即第四信号突破设定的第二波动阈值时，将跃迁现象对应的第四信号按时间顺序记为跃迁信号序列，同时记录每次跃迁现象对应的刺激电流参数序列，所述刺激电流参数包括幅值以及刺激值，所述刺激值是在最小周期内刺激电流的幅值与时间轴形成的包络面积；将在k次神经电刺激测试中的第i次神经电刺激测试统计有跃迁现象数量记为mi，根据跃迁信号序列和跃迁现象数量通过统计学似然估计方法得到神经元亚阈值振荡频次期望λ，根据神经元亚阈值振荡频次期望λ建立和跃迁信号序列、刺激电流参数序列之间的拟合关系，通过拟合关系计算得到神经元亚阈值的振荡置信区间；通过振荡置信区间ci以及设定的置信阈值求出不产生神经元亚阈值振荡的刺激电流参数范围记为可靠参数阈值；

29、运行模块，用于在神经电刺激治疗期间，将刺激电流的幅值设定在超过工作电流值且不超过可靠参数阈值运行；当刺激电流的刺激值超过可靠参数阈值时，将刺激电流的幅值以不高于工作电流值运行，直到刺激电流的刺激值在可靠参数阈值内则恢复刺激电流幅值。

30、进一步，所述系统还包括：

31、置信模块，用于构建神经元亚阈值的振荡的似然函数l(λ)的公式为：

32、

33、将似然函数l(λ)取对数并求其导数为零时的λ并记为最大似然估计建立刺激电流参数x与线性系数β(β0,β1,β2)且公式为：

34、

35、在第i次的神经电刺激测试跃迁现象数量mi，其中第j次跃迁现象的刺激电流参数x(1,x1j,x2j)为刺激电流的幅值x1j和刺激值x2j，ε是误差项,是x1j的均值，是x2j的均值；将误差项ε的平方和最小化，设计算β的标准误差se(β)的公式为：

36、

37、使用t分布计算β的振荡置信区间ci的公式为：

38、

39、其中代表在计算电刺激参数对神经元振荡发生率影响强度β的双尾置信区间时所用的显著性水平的一半；(k-3)代表自由度，由样本个数k剔除β0、β1和β2代表的三个自由度得到。

40、进一步，所述系统还包括：

41、第一调节模块，用于在神经电刺激治疗期间，若产生神经元亚阈值振荡时，将神经元亚阈值振荡的跃迁信号序列和超过可靠参数阈值刺激电流参数序列求解斯皮尔曼相关系数；当斯皮尔曼相关系数超过设定的系数阈值，则查找神经元亚阈值振荡的跃迁信号序列和超过可靠参数阈值刺激电流参数序列的时间轴上的时间差，将刺激电流的幅值以不高于工作电流值运行的时刻范围在时间轴上平移一个时间差单位。

42、进一步，所述系统还包括：

43、第二调节模块，用于在神经电刺激治疗期间，若产生神经元亚阈值振荡时，将神经元亚阈值振荡的跃迁信号序列和超过可靠参数阈值刺激电流参数序列求解斯皮尔曼相关系数；当斯皮尔曼相关系数不超过设定的系数阈值，则统计跃迁现象的数量符合神经元亚阈值的振荡置信区间；若跃迁现象的数量不符合神经元亚阈值的振荡置信区间，则重新生成可靠参数阈值。

44、进一步，所述系统还包括：

45、存储模块，用于将患者的身份信息、神经电刺激部位、治疗阶段信息和对应的刺激电流参数保存为治疗数据库；在神经电刺激治疗之前，根据患者身份信息核实是否已经存在治疗数据库，从治疗数据库查找本次神经电刺激治疗的神经电刺激部位、治疗阶段信息是否匹配；若匹配则直接进入神经电刺激治疗，若不匹配则重新生成可靠参数阈值。

46、(3)有益效果

47、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

48、通过统计神经电刺激过程发生神经元亚阈值振荡的分布规律得到其发生的置信区间，根据置信区间找到能满足置信阈值的电刺激参数，在电刺激过程将电刺激参数动态调整，

49、以确保神经元亚阈值振荡在可控置信区间。