表面肌电信号处理方法、装置及电子设备与流程

表面肌电信号处理方法、装置及电子设备
1.技术领域
2.本发明实施例涉及医疗设备技术领域，尤其涉及一种表面肌电信号处理方法、装置及电子设备。
3.

背景技术：

4.磁刺激是一种利用脉冲磁场作用于中枢神经系统，改变皮质神经细胞的膜电位，使之产生感应电流，影响脑内代谢和神经电活动，从而引起一系列生理生化反应的非侵入式的研究和治疗方法。磁刺激可以作用于大脑，也可以作用于外周神经，作用于大脑的磁刺激称为经颅磁刺激（transcranial magnetic stimulation, tms）。
5.在使用经颅磁刺激对患者进行治疗前，需要先测量患者的静息态运动阈值，以确定对患者实施经颅磁刺激的刺激强度。其中，静息态运动阈值是指患者在静息状态下，使用经颅磁刺激患者大脑的运动皮质，在10次磁刺激中至少5次诱发出波幅超过50微伏的拇短展肌运动诱发电位（motor evoked potential,mep）所对应的最小刺激强度。
6.图1是一种示例的测量静息态运动阈值的场景示意图。如图1所示，肌电采集设备200的探头贴在患者的拇短展肌处，用来采集患者的表面肌电信号 (surface electromyography，semg)。经颅磁刺激设备包括磁场发生器310和刺激线圈320，刺激线圈320紧贴患者大脑的运动皮质。肌电采集设备200和磁场发生器310与电子设备100连接。在测量静息态运动阈值时，电子设备100可以控制磁场发生器310实施磁刺激并通过肌电采集设备200获取患者的表面肌电信号。
7.在实际应用中，肌电采集设备200通过探头采集的信号除了患者的目标肌电信号外，还包括多种干扰信号，脉冲干扰是最主要的干扰因素。脉冲干扰是刺激线圈对患者实施磁刺激时，由于交变电流通过刺激线圈，在空间中激发出强大的交变磁场，该交变磁场被肌电采集设备200的探头捕获产生脉冲干扰。脉冲干扰影响了对患者目标肌电信号的数值的识别，使获取的目标肌电信号的数值不准确。其中，目标肌电信号是指患者大脑的运动皮质在受到经颅磁刺激时，产生的表面肌电信号。
8.

技术实现要素：

9.本发明实施例提供一种表面肌电信号处理方法、装置及电子设备以克服获取的目标肌电信号的数值不准确的问题。
10.第一方面，本发明实施例提供一种表面肌电信号处理方法，包括：获取患者的表面肌电信号；对所述表面肌电信号进行中值滤波处理，并获取第一滤波信号；根据所述第一滤波信号获取目标肌电信号的数值。
11.可选地，所述中值滤波的窗口大小，是根据脉冲干扰的持续时间确定的。
12.可选地，在所述对所述表面肌电信号进行中值滤波处理，并获取第一滤波信号之前，还包括：对所述表面肌电信号进行降采样处理。
13.可选地，在所述对所述表面肌电信号进行中值滤波处理，并获取第一滤波信号之前，还包括：对所述表面肌电信号进行放大处理。
14.可选地，所述根据所述第一滤波信号获取目标肌电信号的数值，具体包括：对所述第一滤波信号进行带通滤波处理，并获取第二滤波信号；根据所述第二滤波信号获取目标肌电信号的数值。
15.可选地，在所述根据所述第一滤波信号获取目标肌电信号的数值之后，还包括：根据获取的若干个所述目标肌电信号的数值，确定所述患者的静息运动阈值。
16.第二方面，本发明实施例提供一种肌电信号处理装置，包括：获取装置，用于获取患者的表面肌电信号；处理装置，用于对所述表面肌电信号进行中值滤波处理，并获取第一滤波信号；根据所述第一滤波信号获取目标肌电信号的数值。
17.可选地，所述中值滤波的窗口大小，是根据脉冲干扰的持续时间确定的。
18.可选地，所述处理装置，还用于在对所述表面肌电信号进行中值滤波处理，并获取第一滤波信号之前，对所述表面肌电信号进行降采样处理。
19.可选地，所述处理装置，还用于在对所述表面肌电信号进行中值滤波处理，并获取第一滤波信号之前，对所述表面肌电信号进行放大处理。
20.可选地，所述处理装置，具体用于对所述第一滤波信号进行带通滤波处理，并获取第二滤波信号；根据所述第二滤波信号获取目标肌电信号的数值。
21.可选地，所述处理装置，还用于在根据所述第一滤波信号获取目标肌电信号的数值之后，根据获取的若干个所述目标肌电信号的数值，确定所述患者的静息运动阈值。
22.第三方面，本发明实施例提供一种电子设备，包括：存储器，处理器；存储器；用于存储所述处理器可执行指令的存储器；其中，所述处理器被配置为实现如第一方面任一项所述的方法。
23.第四方面，本发明实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机执行指令，所述计算机执行指令被处理器执行时用于实现如第一方面任一项所述的方法。
24.第五方面，本发明实施例提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现第一方面任一项所述的方法。
25.本发明实施例提供的表面肌电信号处理方法、装置及电子设备，该方法通过获取患者的表面肌电信号，对表面肌电信号进行中值滤波处理，并获取第一滤波信号，然后根据第一滤波信号获取目标肌电信号的数值。由于脉冲干扰信号的宽度和目标肌电信号的宽度相差较大，因此，本发明该方法通过对获取的表面肌电信号进行中值滤波处理，可以有效减小脉冲干扰，提高获取目标肌电信号数值的准确性。
26.附图说明
27.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
28.图1是一种示例的测量静息态运动阈值的场景示意图；图2是本发明实施例提供的一种表面肌电信号处理方法的流程示意图；图3是本发明实施例示例的一种表面肌电信号的示意图；图4是本发明实施例示例的另一种表面肌电信号的示意图；图5是本发明实施例提供的另一种表面肌电信号处理方法的流程示意图；图6是本发明实施例提供的又一种表面肌电信号处理方法的流程示意图；图7是本发明实施例示例的又一种表面肌电信号的示意图；图8是本发明实施例提供的再一种表面肌电信号处理方法的流程示意图；图9是本发明实施例提供的一种表面肌电信号处理装置的结构示意图；图10是本发明实施例提供的电子设备的结构示意图。
29.具体实施方式
30.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
31.为更好的理解本发明的技术方案，对本发明涉及的专业名词解释如下：表面肌电信号 (surface electromyography，semg)：是肌肉收缩时伴随的电信号，是在体表无创检测肌肉活动的重要方法。
32.目标肌电信号：是指患者大脑的运动皮质在受到经颅磁刺激时，产生的表面肌电信号。
33.本发明实施例提供了一种表面肌电信号处理方法、装置及电子设备。本发明该方法在获取患者的表面肌电信号后，对表面肌电信号进行中值滤波处理，并根据获取的第一滤波信号可以准确获取患者的目标肌电信号的数值。本发明采用中值滤波可以有效减小脉冲干扰对表面肌电信号的影响，提高了获取目标肌电信号数值的准确性。
34.下面将结合几个具体的实施例对本发明的技术方案进行详细说明，各个实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。本发明实施例提供的表面肌电信号处理方法的执行主体可以是电子设备、终端设备或处理装置，也可以是电子设备或者终端上的虚拟机，下述实施例均以执行主体为电子设备为例进行说明。
35.图2是本发明实施例提供的一种表面肌电信号处理方法的流程示意图。如图2所示，该方法可以包括：
s101、获取患者的表面肌电信号。
36.获取患者表面肌电信号的方法为现有技术，例如可以参照图1所示的应用场景中的获取方法，本实施例不再赘述。
37.图3是本发明实施例示例的一种表面肌电信号的示意图。如图3所示，分别指示了肌电采集设备采集的表面肌电信号上，对应的脉冲干扰11和目标肌电信号12。
38.s102、对表面肌电信号进行中值滤波处理，并获取第一滤波信号。
39.在经颅磁刺激中，施加给刺激线圈的交变电流通常为宽度为200微秒到300微秒的脉冲电流，产生的交变磁场经肌电采集设备的探头接收，形成脉冲干扰。由于受到多径效应的影响，肌电采集设备的探头接收到的脉冲干扰的宽度被拉宽，实验证明，在密闭房间中，脉冲干扰的宽度在1毫秒到3毫秒之间。
40.拇短展肌产生的表面肌电信号，是由于大脑的运动皮质在经颅磁刺激下，产生的动作电位信号经神经通路传递到拇短展肌。肌电采集设备采集到拇短展肌的信号宽度通常在15毫秒到30毫秒之间。
41.由于脉冲干扰信号的宽度和表面肌电信号的宽度相差较大，因此，采用中值滤波方式，可以有效减小脉冲干扰。
42.在一种可能的实现方式中，中值滤波的窗口大小，是根据脉冲干扰的持续时间确定的。
43.例如，中值滤波的窗口大小可以为脉冲干扰的宽度的平均值，再例如，中值滤波的窗口大小可以为脉冲干扰的宽度的最大值。
44.在一些可能的实现方式中，中值滤波的窗口大小可以根据应用场景来确定的。例如可以为不同的应用场景设置不同的窗口大小，并由用户根据应用场景来选择。在密闭的房间中，可以采用较大的窗口大小，在开阔的室外，可以采用较小的窗口大小。
45.示例性的，中值滤波的窗口大小为2毫秒。对应的，中值滤波的阶数由窗口大小和采样频率确定，本实施例不再赘述。
46.图4是本发明实施例示例的另一种表面肌电信号的示意图。如图4所示，分别指示了经过中值滤波处理后的脉冲干扰21和目标肌电信号22。
47.s103、根据第一滤波信号获取目标肌电信号的数值。
48.经步骤s102的处理后，可以对获取的第一滤波信号上的目标肌电信号进行信号提取，以获取目标肌电信号的数值。实际应用中，通常将采集的表面肌电信号的峰峰值作为目标肌电信号的数值，该步骤为现有技术，本实施例不再赘述。
49.本发明实施例提供的表面肌电信号处理方法，通过获取患者的表面肌电信号，对表面肌电信号进行中值滤波处理，并获取第一滤波信号，然后根据第一滤波信号获取目标肌电信号的数值。由于脉冲干扰信号的宽度和目标肌电信号的宽度相差较大，因此，本发明该方法通过对表面肌电信号进行中值滤波处理，可以有效减小脉冲干扰，提高获取目标肌电信号数值的准确性。
50.图5是本发明实施例提供的另一种表面肌电信号处理方法的流程示意图。在图2的基础上，如图5所示，在步骤s102之前，该方法还可以包括：s201、对表面肌电信号进行降采样处理。
51.不同的肌电采集设备的采样频率不同，过小的采样频率会产生信号失真，而过大
的采样频率会占用较大的内存空间，且运算量较大。当表面肌电信号的采样频率较大时，通过对表面肌电信号进行降采样处理，可以减小表面肌电信号的数据量，节省内存空间，减小运算量。其中，降采样处理后的表面肌电信号的采样频率应至少满足奈奎斯特采样定律。示例性的，降采样处理后的表面肌电信号的采样频率例如可以为8000赫兹。
52.继续参照图5，在步骤s102之前，该方法还可以包括：s202、对表面肌电信号进行放大处理。
53.由于目标肌电信号的数值一般在微伏级别，为减小浮点数计算的精度损失，对表面肌电信号进行放大处理。示例性的，放大比例可以取10的6次方。
54.本发明该实施例中，可以只执行步骤s201,也可以只执行步骤s202,还可以既执行步骤s201，又执行步骤s202。其中，步骤s201和步骤s202的执行顺序可以调换，即，可以先执行步骤s201，后执行步骤s202，或者，先执行步骤s202，后执行步骤s201。
55.图6是本发明实施例提供的又一种表面肌电信号处理方法的流程示意图。在图2的基础上，如图6所示，步骤s103，具体可以包括如下步骤：s1031、对第一滤波信号进行带通滤波处理，并获取第二滤波信号。
56.目标肌电信号的频率范围通常在20赫兹至500赫兹之间，通过带通滤波处理，可以减小白噪声对肌电信号的干扰，提高获取目标肌电信号数值的准确性。
57.示例性的，带通滤波的通带范围例如可以为20赫兹至500赫兹。
58.图7是本发明实施例示例的又一种表面肌电信号的示意图。如图7所示，分别指示了经过中值滤波处理和带通滤波处理后的脉冲干扰31和目标肌电信号32。
59.s1032、根据第二滤波信号获取目标肌电信号的数值。
60.参照步骤s103，本实施例不再赘述。
61.图8是本发明实施例提供的再一种表面肌电信号处理方法的流程示意图。在图2的基础上，如图8所示，在步骤s103之后，该方法还可以包括：s301、根据获取的若干个目标肌电信号的数值，确定患者的静息运动阈值。
62.由于静息态运动阈值是在10次磁刺激中至少5次诱发出波幅超过50微伏的拇短展肌运动诱发电位（motor evoked potential,mep）所对应的最小刺激强度，因此，可以在连续获取的10个表便肌电信号值中统计目标肌电信号的数值大于50微伏的个数，当该个数小于5个时，则可以增大刺激强度，重新测量；当该个数大于或者等于5时，将减小刺激强度，重新测量；直至将刚好能够诱发5次波幅超过50微伏的拇短展肌运动诱发电位对应的刺激强度设置为静息态运动阈值。
63.本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：rom、ram、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
64.图9是本发明实施例提供的一种表面肌电信号处理装置的结构示意图。如图9所示，该装置可以包括：获取装置801和处理装置802。其中，获取装置801，用于获取患者的表面肌电信号。
65.处理装置802，用于对表面肌电信号进行中值滤波处理，并获取第一滤波信号；根据第一滤波信号获取目标肌电信号的数值。
66.可选地，中值滤波的窗口大小，是根据脉冲干扰的持续时间确定的。
67.可选地，处理装置802，还用于在对表面肌电信号进行中值滤波处理，并获取第一滤波信号之前，对表面肌电信号进行降采样处理。
68.可选地，处理装置802，还用于在对表面肌电信号进行中值滤波处理，并获取第一滤波信号之前，对表面肌电信号进行放大处理。
69.可选地，处理装置802，具体用于对第一滤波信号进行带通滤波处理，并获取第二滤波信号；根据第二滤波信号获取目标肌电信号的数值。
70.可选地，处理装置802，还用于在根据第一滤波信号获取目标肌电信号的数值之后，根据获取的若干个目标肌电信号的数值，确定患者的静息运动阈值。
71.图10是本发明实施例提供的电子设备的结构示意图。如图10所示，该电子设备可以包括：收发器901、处理器902、存储器903。
72.处理器902执行存储器存储的计算机执行指令，使得处理器902执行上述实施例中的方案。处理器902可以是通用处理器，包括中央处理器cpu、网络处理器(network processor，np)等；还可以是数字信号处理器dsp、专用集成电路asic、现场可编程门阵列fpga或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。
73.存储器903通过系统总线与处理器902连接并完成相互间的通信，存储器903用于存储计算机程序指令。
74.收发器901可以用于获取待运行任务和待运行任务的配置信息。
75.系统总线可以是外设部件互连标准(peripheral component interconnect，pci)总线或扩展工业标准结构(extended industry standard architecture，eisa)总线等。系统总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。收发器用于实现数据库访问装置与其他计算机(例如客户端、读写库和只读库)之间的通信。存储器可能包含随机存取存储器(random access memory，ram)，也可能还包括非易失性存储器(non-volatile memory)。
76.本技术实施例还提供一种运行指令的芯片，该芯片用于执行上述实施例中表面肌电信号处理方法的技术方案。
77.本技术实施例还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质中存储有计算机指令，当该计算机指令在计算机上运行时，使得计算机执行上述实施例表面肌电信号处理方法的技术方案。
78.本技术实施例还提供一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括计算机程序，其存储在计算机可读存储介质中，至少一个处理器可以从计算机可读存储介质读取计算机程序，至少一个处理器执行计算机程序时可实现上述实施例中表面肌电信号处理方法的技术方案。
79.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。