一种用于辅助调节脊髓电刺激的控制系统及控制方法

1.本发明涉及脊髓刺激领域，具体涉及一种用于辅助调节脊髓电刺激的控制系统及控制方法。


背景技术：

2.据研究表明，目前有大量人群承受着各种程度的脊髓损伤，而大多数脊髓损伤患者均伴有运动障碍，甚至伴有不可逆的截瘫，脊髓损伤被认为是难以逆转的医疗难题。有研究表明，对患者进行脊髓硬膜外电刺激能够在一定程度上帮助患者恢复站立或行走功能，被认定为先进的脊髓损伤治疗方法。
3.在现有技术中，患者在使用脊髓硬膜外电刺激过程中一般借用辅助装置，以便于患者恢复站立或者行走。然而，目前的辅助装置大多适用于医院等特定场景下使用，且辅助装置体积庞大，操作复杂，需要专业医务人员辅助进行康复，并且大多数受医院或康复机构等使用场景的限制，为患者在使用过程中带来不便。


技术实现要素：

4.因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中辅助装置操作复杂且受使用场景限制，为用户带来不便的问题，从而提供一种用于辅助调节脊髓电刺激的控制系统及控制方法。
5.根据第一方面，本发明提供一种用于辅助调节脊髓电刺激的控制系统，所述系统包括移动端设备、控制器以及刺激器，其中，
6.所述移动端设备可穿戴于用户人体上，所述控制器集成于所述移动端设备中，
7.所述移动端设备与所述控制器连接，所述移动端设备接收用户的触发的功能选择指令，并将所述功能选择指令发送至所述控制器；
8.所述控制器与所述刺激器无线通信连接，所述刺激器植入于用户体内，所述控制器根据所述功能选择指令生成刺激指令发送至所述刺激器以控制所述刺激器对用户进行电刺激。
9.在一实施例中，所述控制器和所述移动端设备通过无线通信协议连接。
10.在一实施例中，所述系统还包括：
11.助行器和辅助操作装置，所述辅助操作装置设置在所述助行器上；
12.所述助行器用于辅助用户行走；
13.用户通过操作所述辅助操作装置向所述控制器发送辅助操作指令，以使所述控制器根据所述辅助操作指令调整所述刺激器对用户进行电刺激的刺激参数。
14.在一实施例中，所述系统还包括指示灯，所述指示灯指示所述移动端设备和所述控制器的连接状态。
15.在一实施例中，所述移动端设备为有线耳机、蓝牙耳机、蓝牙眼镜、智能手表中的任意一种。
16.根据第二方面，本发明提供一种用于辅助调节脊髓电刺激的控制方法，应用于如第一方面任一项所述的用于辅助调节脊髓电刺激的控制系统的控制器，所述方法包括：
17.当检测到用户触发的功能选择指令时，确定当前功能对应的刺激参数；
18.基于所述刺激参数，生成刺激指令；
19.向刺激器发送所述刺激指令，以控制刺激器对用户进行电刺激。
20.在一实施例中，所述当检测到用户触发的功能选择指令时，确定当前功能对应的刺激参数，包括：
21.确定所述功能选择指令对应的当前功能类型；
22.基于所述当前功能类型和预先设定好的功能和刺激参数之间的关系，确定当前功能对应的刺激参数。
23.在一实施例中，在向刺激器发送所述刺激指令之后，所述方法还包括：
24.实时获取用户的行走速度、加速度及重心位置参数变化；
25.基于所述行走速度、加速度及重心位置参数变化，生成当前用户的健康管理档案。
26.在一实施例中，所述方法还包括：
27.接收用户触发的辅助操作指令，所述辅助操作指令为用户基于自身感受通过辅助操作装置触发的指令；
28.基于所述辅助操作指令调整所述刺激器对用户进行电刺激的刺激参数。
29.在一实施例中，所述刺激参数包括刺激触点、刺激幅度、刺激频率、刺激脉宽及刺激时长。
30.本发明技术方案，具有如下优点：
31.本发明实施例提供了一种用于辅助调节脊髓电刺激的控制系统，通过将控制器集成在移动端设备中，将移动端设备穿戴于用户人体上，以使得用户在使用辅助装置时不受时间和地点的限制，以增加便携度，在用户触发到选择指令时，根据用户选择的功能，控制刺激器对用户进行对应的电刺激，从而随时随地灵活地进行康复训练，通过根据用户需求进行和脊髓刺激器的交互式操作，使得康复训练过程更加简便。
32.本发明实施例还提供了一种用于辅助调节脊髓电刺激的控制方法，控制器在检测到用户触发的选择指令时，确定对应功能的刺激指令，以使得用户在使用辅助装置时不受时间和地点的限制，以增加便携度，可以随时随地进行康复训练，通过交互式训练，使得康复训练更加简便。
附图说明
33.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
34.图1是本发明实施例提出的一种用于辅助调节脊髓电刺激的控制系统的结构框图；
35.图2是本发明实施例提出的移动端设备放置位置的示意图；
36.图3是本发明实施例提出的助行器和辅助操作装置位置的示意图；
37.图4是本发明实施例提出的一种用于辅助调节脊髓电刺激的控制方法的流程图；
38.图5是本发明实施例提出的功能选择的控制流程图；
39.图6是本发明实施例提出的站立功能对应的刺激参数序列示意图；
40.图7是本发明实施例提出的行走功能对应的第一段刺激参数序列示意图；
41.图8是本发明实施例提出的行走功能对应的第二段刺激参数序列示意图；
42.图9是本发明实施例提出的行走功能对应的第三段刺激参数序列示意图；
43.图10是本发明实施例提出的参数调整界面示意图。
具体实施方式
44.下面将结合附图对本发明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。
45.据世界卫生组织估计，全球每年有近50万人会遭受某种程度的脊髓损伤，绝大多数脊髓损伤患者伴有不可逆的截瘫，一直以来脊髓损伤都被认为是不可逆转的世界性医疗难题。有研究表明脊髓硬膜外电刺激能够帮助截瘫患者一定程度恢复站立及行走功能，被认为是最先进的脊髓损伤治疗方法。
46.为了提高用户在使用辅助脊髓刺激装置过程中的便携性，本发明实施例中提供一种用于辅助调节脊髓电刺激的控制系统，如图1所示，该系统包括移动端设备1、控制器2以及刺激器3，其中，
47.移动端设备1可穿戴于用户人体上，控制器2集成于移动端设备1中；
48.移动端设备1与控制器2连接，移动端设备1接收用户触发的功能选择指令，并将功能选择指令发送至控制器2；
49.控制器2与刺激器3无线通信连接，刺激器3植入于用户体内，控制器2根据功能选择指令生成刺激指令发送至刺激器3以控制刺激器3对用户进行电刺激。
50.在本发明实施例中，如图2所示，移动端设备1可以穿戴于用户大臂或小臂等其他部位，还可以放置于用户的口袋内等其他位置，在此不作限定。移动端设备1可以为有线耳机、蓝牙耳机、蓝牙眼镜、智能手表、有线按钮式遥控器、无线按钮式遥控器、有线触屏式遥控器以及无线触屏式遥控器等，也可以为其他智能设备，此处不作限定。
51.具体地，在一实施例中，控制器2和移动端设备1通过无线通信协议连接，无线通信协议可以为zigbee、蓝牙以及wifi等近场通信协议。
52.具体地，在一实施例中，如图3所示，本发明实施例提供的用于辅助调节脊髓电刺激的控制系统还包括：助行器4和辅助操作装置5，其中，
53.辅助操作装置5设置在助行器4上，助行器4用于辅助用户行走，用户通过操作辅助操作装置5向控制器2发送辅助操作指令，以使控制器2根据辅助操作指令调整刺激器对用户进行电刺激的刺激参数。
54.在本发明实施例中，辅助操作装置5包括按键式遥控器、触屏式遥控器等，遥控器可以为有线遥控器，也可以为无线遥控器，在此不作限定。
55.其中，若为按键式遥控器，可以预先将各个功能和按键的对应关系设置在遥控器中，并将遥控器放置在助行器4的扶手上端或下端，用户通过点击不同的按键来实现功能的
选择。
56.若为触屏式遥控器，可以预先将各个功能和触屏方式的对应关系设置在遥控器中，并将遥控器放置在助行器4的扶手上端或下端，用户通过不同的控制手势来实现功能的选择，其中，功能和手势之间的对应关系可以如表1或如表2所示。
57.表1
58.功能手势站立轻点一下行走快速轻点两下自主训练轻点一下-停一秒-轻点一下
59.表2
60.功能手势站立在触屏上向后滑动手指行走在触屏上向前滑动手指自主训练在触屏上前后各滑动一次手指
61.其中，触控方式可以通过有线或无线的方式实现，控制器2和移动端设备1可以通过有线连接，或者控制器2和移动端设备1也可以通过zigbee、蓝牙以及wifi等近场通信协议连接。
62.辅助操作装置5还可以通过声控控制，用户通过对移动端设备1进行语音操作，如说“站立”、“行走”及“自主训练”等。
63.具体地，在一实施例中，本发明实施例提供的用于辅助调节脊髓电刺激的控制系统还包括指示灯，其中，
64.指示灯指示移动端设备1和控制器2的连接状态。
65.在本发明实施例中，当移动端设备1和控制器2连接成功时，指示灯变绿，移动端设备1和控制器2连接成功后，实时监测连接状态。当移动端设备1和控制器2断开时，指示灯变红，并自动开启重连，直至指示灯变绿。其中，指示灯的颜色可以根据实际应用场景变化而变化，此处不做限定。
66.通过上述实施例，将控制器集成在移动端设备中，将移动端设备穿戴于用户人体上，以使得用户在使用辅助装置时不受时间和地点的限制，以增加便携度，在用户触发到选择指令时，根据用户选择的功能，控制刺激器对用户进行对应的电刺激，从而随时随地灵活地进行康复训练，通过根据用户需求进行和脊髓刺激器的交互式操作，使得康复训练过程更加简便。
67.本发明实施例中还提供一种用于辅助调节脊髓电刺激的控制方法，应用于上述的用于辅助调节脊髓电刺激的控制系统的控制器，如图4所示，该方法包括如下步骤s101至步骤s103。
68.步骤s101：当检测到用户触发的功能选择指令时，确定当前功能对应的刺激参数。
69.在本发明实施例中，如图5所示，在用户使用过程中，用户可以根据自己的需求，选择“站立”、“行走”及“其他训练”等功能，每种功能均对应有预先设定好的刺激参数。
70.步骤s102：基于刺激参数，生成刺激指令。
71.在本发明实施例中，刺激参数包括刺激触点、刺激幅度、刺激频率、刺激脉宽及刺
激时长，不同的功能对应的刺激参数也不相同，基于用户选择的功能类型，确定对应的刺激触点、幅度、频率、脉宽及时长，以生成对应的刺激指令。
72.步骤s103：向刺激器发送刺激指令，以控制刺激器对用户进行电刺激。
73.在本发明实施例中，控制器和刺激器通过无线通信连接，控制器向刺激器发送刺激指令，当刺激器接收到刺激指令时，根据刺激指令对用户进行电刺激。
74.具体地，在一实施例中，上述步骤s101中当检测到用户触发的功能选择指令时，确定当前功能对应的刺激参数，具体包括如下步骤：
75.步骤s1011：确定功能选择指令对应的当前功能类型。
76.步骤s1012：基于当前功能类型和预先设定好的功能和刺激参数之间的关系，确定当前功能对应的刺激参数。
77.在本发明实施例中，预先在用于辅助调节脊髓电刺激的控制系统中，设置用户使用过程中相关的刺激参数，当检测到用户触发的功能选择指令时，通过用于辅助调节脊髓电刺激的控制系统对刺激参数进行调用。
78.功能类型包括站立、行走及其他训练，其中，站立功能所对应的参数如图6所述，站立功能对应的刺激为持续输出刺激，行走功能所对应的参数如图7、图8及图9所示，行走功能对应的刺激为循环刺激，行走功能为按照如图7所示的刺激参数刺激1秒、如图8所示的刺激参数刺激2秒及如图9所示的刺激参数刺激1秒，共4秒刺激序列时长的循环刺激。
79.基于用户日常使用的需求，根据用户选择的功能，使得电刺激适应脊髓硬膜外电刺激恢复脊髓损伤患者运动功能，以便于根据用户当前需求进行对应的电刺激，提高用户需求和电刺激的匹配度。
80.具体地，在一实施例中，本发明实施例提供的用于辅助调节脊髓电刺激的控制方法还包括如下步骤：
81.步骤s104：实时获取用户的行走速度、加速度及重心位置参数变化。
82.步骤s105：基于行走速度、加速度及重心位置参数变化，生成当前用户的健康管理档案。
83.在本发明实施例中，用于辅助调节脊髓电刺激的控制系统内置有患者健康管理系统，移动端设备1内置有传感器，传感器可以测量用户在使用过程中的行走速度、加速度及重心位置参数变化等参数，并对参数进行记录，形成可追溯的数据库，以帮助用户在日常使用过程中或者进行训练中的健康管理。
84.具体地，在一实施例中，本发明实施例提供的用于辅助调节脊髓电刺激的控制方法还包括如下步骤：
85.步骤s106：接收用户触发的辅助操作指令，辅助操作指令为用户基于自身感受通过辅助操作装置触发的指令。
86.步骤s107：基于辅助操作指令调整刺激器对用户进行电刺激的刺激参数。
87.在本发明实施例中，由于用户的身体状态会发生变化，每天的身体状态不尽相同，因此需要在用户使用过程中对刺激参数进行微调。如图10所示，移动端设备1有“参数调整”按钮，用户通过点击“参数调整”按钮进行微调，以辅助调整刺激参数，用户可调范围是由工程师或医生预先设定好的，工程师或医生可以获取用户各个动作参数，设定可调范围。一般调节幅度为10％上下幅度，以2％为步，共分为五档调节。
88.具体地，用户根据自身感受对左右腿屈髋、屈曲、跖屈及伸膝四个动作的刺激幅度进行微调。用户在进入刺激参数调整界面后，左右腿的四个动作下拉菜单中显示当前刺激强度，用户根据当天行走过程中的感受进行调整。例如，当用户感觉迈腿费力，可以适当增大屈髋刺激幅度；当用户感觉脚尖拖地，可以适当调大屈曲刺激幅度；当用户感觉重心转移过程中控制感差，可以适当调大跖屈刺激幅度；当用户感觉支撑相稳定性不足，可以适当调大伸膝刺激幅度，反之亦然。当用户调整好参数后，点击“更新参数”按钮即可。
89.根据用户的自身感受对刺激参数进行微调，能够增加用户的体验感，使得刺激参数和用户的自身感受相匹配，设置可调幅度，既能够保证用户使用过程中的安全性，避免因调节幅度过大造成危险的情况，又能够使得用户根据自身情况进行调节。
90.通过上述实施例，控制器在检测到用户触发的选择指令时，确定对应功能的刺激指令，以使得用户在使用辅助装置时不受时间和地点的限制，以增加便携度，可以随时随地进行康复训练，通过交互式训练，使得康复训练更加简便。
91.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。