CN116832330A - 一种运动康复系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种运动康复系统，包含：能够为患者提供被动锻炼下的第一锻炼模式、主动锻炼下的第二锻炼模式的康复训练模块和远程服务器，当信号采集单元检测到的肌电信号反馈出的患者功能行使障碍的肌肉发生状态变化时，受所述远程服务器的控制，所述康复训练模块能够于第一锻炼模式和第二锻炼模式之间进行切换，使得患者功能行使障碍的肌肉能够在交叉进行肌肉功能强度锻炼和神经肌肉控制强度锻炼的过程中始终处于非疲劳状态。本系统设置有使用电刺激肌肉的被动锻炼和主动锻炼两个模块，两个模块中肌肉的分配分别是由设备和患者个人掌控。该设置方式既能够避免电流对皮肤表层的进一步刺激，又能够降低肌肉的疲惫感觉。

Description

一种运动康复系统

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，尤其涉及一种运动康复系统。

背景技术

四肢肌肉萎缩或发生萎缩倾向是很多综合性疾病的以退行性病理改变为基础的疾病症状，例如，颈椎病或肘管综合征。患有这类疾病的患者会在病情中前期出现上肢肌肉萎缩，重症肌无力的发病初始点为患者四肢肌肉。伴随疾病发展，脑部缺氧、伴随四肢肌肉萎缩或部分萎缩的脊髓病变等症状逐渐出现。相较于疾病的诱导，如因粉碎性骨折、瘫痪等导致的长期卧床也是四肢肌肉萎缩的诱因。

在现有技术中，对于身体状态好转的患者而言，肢端肌肉萎缩可以通过主动或被动康复锻炼逆转。而对于身体状态较弱的患者而言，通过主动或被动康复锻炼能够减缓肌肉萎缩的进程，提高患者生活质量，增强患者身体素质。

随着医疗水平的进步，主动或被动康复锻炼的手段也从医疗师或患者家属为患者人工摁压转变为使用各类医疗辅助器械，医疗领域所使用到的技术以及相关设备也在逐渐进步。医院针对肌肉受损的患者一般会在后期采用装置辅助康复训练的方式进行治疗，装置的使用方式大多为固定式和移动便携式两种。

现有技术中，患者的肢端康复锻炼主要分为两个部分，一个是患者自行前往医院，并在医护人员的辅助下完成锻炼；另一个是遵医嘱地居家自行锻炼。不论是居家锻炼还是去医院锻炼，都离不开医疗辅助器械。

专利号为CN109173180A的中国专利公开了一种穿戴式肌肉康复锻炼装置，其包括有上夹块、第一橡胶气囊、布带、下夹块、第二橡胶气囊、卡扣、连接块、弧形板、弧形滑轨、第一滑块等；上夹块下侧设有第一橡胶气囊，上夹块前后两侧均设有两个布带，下夹块顶部设有第二橡胶气囊，下夹块前后两侧均设有卡扣。

或，如专利号为CN107518895A的中国专利提供一种面向康复训练的同一肌肉检测方法，用来监测肌肉康复训练进程。该方法首先对采集的多通道表面肌电信号分解得到运动单元发放序列，其次提取运动单元发放波形，然后利用运动单元发放波形的峰的峰值以及差分的发放波形，估计运动单元空间位置，从而确定同一肌肉，最后观测同一肌肉在康复训练中的变化，调整康复训练计划。

针对非健康状态的萎缩肌肉的康复，电刺激法也是有效的被动锻炼方法。如专利号为CN107737404A的中国专利涉及一种康复系统的神经肌肉电刺激电路以及康复系统。所述康复系统的神经肌肉电刺激电路包括依次连接的单片机、电信号调节模块和输出接口，所述电信号调节模块包括电流调节电路和电压调节电路；所述单片机输出PWM信号和控制信号，所述电流调节电路接收所述PWM信号和控制信号，根据所述控制信号对所述PWM信号进行电流放大，将电流放大后的PWM信号输送至电压调节电路进行电压放大，最后通过所述输出接口输出符合神经肌肉电刺激的PWM信号。

现有技术中，依靠患者主观能动性的肢端锻炼医疗器械或基于患者的肌肉状态生成的自动化康复训练检测器械仅能够使患者肢端肌肉获得单一锻炼模式。

肢端肌肉的构成复杂，肌肉组织中包含提高肢端肌肉耐力的慢肌和影响肢端肌肉爆发力的快肌。仅仅依靠电刺激的被动锻炼或主动锻炼是无法达到有效的锻炼目的的。具体地，长时间的电刺激锻炼会造成肌肉麻木，降低患者对自身肌肉神经支配下的掌控力；而长时间的自主锻炼既可能以错误的姿态锻炼而造成肌肉拉伤，又可能因患者意志力薄弱而存在自主锻炼的上限无法提高的问题。由于缺乏有效的引导患者自主锻炼的方法，患者在接受电刺激后对肌肉产生的锻炼效果无法发挥到最优效果。由于电刺激后的自主锻炼不达标，康复效果降低的同时还会加重电刺激肌肉产生的疼痛或痒麻感觉，加深患者对电刺激康复手段的畏惧感。

基于此，本申请提供一种运动康复系统。本系统能够交替设置被动锻炼的电刺激模式和主动锻炼的气囊挤压模式。

此外，一方面由于对本领域技术人员的理解存在差异；另一方面由于申请人做出本发明时研究了大量文献和专利，但篇幅所限并未详细罗列所有的细节与内容，然而这绝非本发明不具备这些现有技术的特征，相反本发明已经具备现有技术的所有特征，而且申请人保留在背景技术中增加相关现有技术之权利。

发明内容

肢端肌肉是保持患者身体状态、维持患者在日常生活中活动手臂、行走的重要肌群。肢端肌肉萎缩是指肌肉纤维变细甚至消失等导致的肌肉体积缩小，这类病症的诱因包含神经系统功能障碍、肢端损伤而长期不使用肢端肌肉等。当患者出现上述问题时，医护人员会建议患者进行肢端肌肉的康复训练，这类训练一方面能够帮助患者保持当前肢端肌肉的纤维状态(弹性、直径大小)；另一方面，对于存在康复可能的患者而言，也能够在康复训练的辅助下尽快恢复肢端功能，及时回到正常的生活状态。

现有技术中，对于肢端肌肉康复训练主要依赖单一的康复手段。例如，面对瘫痪患者采用电刺激法，对于可主动锻炼的患者采用器械锻炼的方法。具体地，肌肉电刺激(EMS)主要目的是激活、锻炼运动肌肉纤维；功能性电刺激(FES)主要目的是代偿受损的肌肉组织，通过电刺激的作用去补偿受损组织的功能；神经肌肉电刺激(NMES)，是指利用低频脉冲电流刺激神经或肌肉，引起肌肉收缩，提高肌肉功能来治疗神经肌肉疾患。器械一般为夹持在患者手臂或腿部的摁压设备或挂接在患者手臂或腿部的提拉设备。

在实际的治疗过程中，本申请发现在对患者进行长时间不间断的电刺激治疗时，若患者肢端的感觉并未消失(例如，恢复肌肉力量的运动员、肌肉废用性萎缩的患者)，长时间与接收电极片的电刺激会在接触位置产生瘙痒甚至刺痛的感觉，对于一些毅力不强的患者(或肢端萎缩还没影响到其生活而容易放弃的患者)而言，这类感觉也是严重影响患者坚持后续治疗的原因之一。

现有技术中的锻炼模式会使患者的肌肉在锻炼过程中始终存在乳酸堆积的问题，患者的锻炼依然存在疼痛感，且疲劳状态的肌肉在自主锻炼或被动锻炼时效果很差。在单次锻炼中肌肉的疲惫感很难在短时间恢复(或者说肌肉内堆积的大量乳酸很难在短时间被处理)，致使患者在日复一日的锻炼中呈现的效果很差。对于肌肉力量差的患者而言，电刺激-冷疗-自主锻炼-冷疗-电刺激可以使肌肉在始终处于非疲惫状态的兴奋期的情况下形成锻炼循环，且肌肉在锻炼时始终处于非疲惫状态的兴奋期。这样的锻炼方式既减少了长时间电刺激带来的痒麻的感觉，又达到非损伤性的锻炼目的。

有相关研究证明，长期使用神经肌肉电刺激局部，可能会使患者局部肌肉神经敏感度下降，并降低患者对肌肉的支配能力。

针对现有技术之不足，本发明提供一种运动康复系统。运动康复系统包含：能够为患者提供被动锻炼下的第一锻炼模式和主动锻炼下的第二锻炼模式的康复训练模块和远程服务器。所述康复训练模块包含能够采集肌电信号参数的信号采集单元，其中，当所述信号采集单元检测到的肌电信号反馈出的患者功能行使障碍的肌肉发生状态变化时，受所述远程服务器的控制，所述康复训练模块能够于第一锻炼模式和第二锻炼模式之间进行切换，使得患者功能行使障碍的肌肉能够在交叉进行肌肉功能强度锻炼和神经肌肉控制强度锻炼的过程中始终处于非疲劳状态。

本技术方案的有益效果：

(1)本系统设置有使用电刺激肌肉的被动锻炼和主动锻炼两个模块，两个模块中肌肉的分配分别是由设备和患者个人掌控。在实际使用过程中，当电刺激法对患者产生不良好的感觉(主要是肌肉进入疲惫期，疲惫期的肌肉会大量产生乳酸而增加肌肉的瘙痒和刺痛的感觉)时，基于肌电信号参数的反馈，系统能够进行锻炼模式的切换。

针对肌肉损伤的患者，由于其肌力处于正常水平，系统采用被动锻炼-冷疗-主动锻炼的方式进行治疗。

针对因长期卧床而导致肌肉萎缩的患者，系统采用被动锻炼-主动锻炼的方式进行治疗。

第二锻炼单元是基于挤压肌肉和肌肉收缩的交替式锻炼方式设置的，这类运动的节奏和强度是由患者掌控的。一方面，受患者掌控的锻炼模式能够使患者基于体感而降低频次，既能够避免电流对皮肤表层的进一步刺激，又能够降低肌肉的疲惫感觉或使肌肉锻炼的强度在患者可控的程度；另一方面，电刺激肌肉和患者基于自身感觉的主动锻炼是不同的，尤其是针对神经支配肌肉的掌控力。电刺激法是失神经支配肌肉的锻炼方式，而患者自身主动锻炼属于神经控制肌肉的锻炼方法。通过两种方式的交替进行，既能够提高肌肉锻炼强度的上限，又能够强化患者大脑神经系统对患者锻炼部位肌肉的调控支配能力，促进了更多的肌肉运动单元参与或配合锻炼。

(2)肢端的主动锻炼方法一般是针对患者所需锻炼部分进行设置的。在该锻炼过程中，患者需要在自身大脑的调控下完成特定部分的肌肉收缩运动。然而，现有技术中，在医院完成电刺激治疗的患者的肢端会呈现麻木、痒痛等影响患者感知肌肉运动的感觉，而这类感觉是在持续数小时甚至一天的时间都不会消失的。在这类感觉的干扰下，患者可能会在主动锻炼时对错误的肌肉部位完成主动锻炼，例如，患者在进行小臂指深屈肌的主动锻炼时，错误地控制小臂旋后肌带动挠侧腕长伸肌收缩，由于小臂肌肉群在接收电刺激后产生的麻木感，患者在主动锻炼时无法精确区分两种肌肉收缩位置的区别，导致其在居家环境下长期保持错误的主动锻炼方式。

本系统能够基于患者的肢端肌群提供个性化定制的锻炼模式。相较于现有技术中涉及的需要每一次前往医院检查后遵医嘱地更换锻炼方法，本系统能够远程与医护人员终端连接，基于患者的每一次锻炼的肌电信号参数变化而使医生能够及时更换锻炼方法，且该锻炼方法主要是修改器械的判断基准而不需要患者自行记忆，保证了患者每一次的锻炼都是在系统正确的引导和辅助下完成的。

根据一种优选实施方式，所述远程服务器能够接收所述信号采集单元检测到的患者功能行使障碍的肌肉的肌电信号参数并基于所述肌电信号参数判断患者功能行使障碍的肌肉的状态，其中，所述远程服务器基于获得的所述肌电信号参数的时域和频域在所述患者功能行使障碍的肌肉进入疲劳状态时将康复训练模块切换至冷疗模块，使得处于非疲劳状态的所述患者功能行使障碍的肌肉的状态由兴奋期转至松弛期。

用于表征患者肢端肌肉的状态的数据至少包含：肌电信号参数频域。优选地，用于表征肌肉状态的肌电信号参数频域能够为积分肌电值(IEMG)、平均功率频率(MPF)或中位频率(MF)中的一种或多种。

IEMG(μV)是指所测得表面肌电信号经整流平滑后单位时间内曲线所包围的面积总和，表示在一定时间内肌肉参与活动时运动单位的放电总量，反映一段时间内肌肉的肌电活动强弱。IEMG的值的高低反应运动时参与肌肉收缩时每个运动单位的放电大小和肌纤维数目的多少。通常IEMG幅值越大，疲劳程度越重。IEMG是评价肌肉疲劳的重要指标。

Median Frequency(Hz)中位频率(MF)：指放电频率的中间值，即肌肉收缩过程中放电频率的中间值，一般也是随着运动时间段增大而呈递减的趋势。由于骨骼肌中快慢肌纤维组成比例不同，导致不同部位骨骼肌之间的MF值不同。快肌纤维兴奋表现在高频放电，慢肌纤维则在低频。

Mean Power Frequency(Hz)平均功率频率(MPF)：指该段时间内频率的平均值。在肌肉疲劳状态下，表面肌电频域指标MPF呈递减变化。

肌肉在进入疲劳状态时，其肌电信号的积分肌电值(IEMG)增大、平均功率频率(MPF)、中位频率(MF)减小。

例如，当肢端肌肉由疲劳状态转非疲劳状态时，所述肌电信号参数的频域特征为：MPF显著增加而IEMG呈递减变化。在本申请中，显著降低是指幅度变化速率呈现负值，显著增加是指幅度变化速率呈现正值。当MPF的变化速率并未发生改变，仅处于持续或间断性的降低或升高时，表明肢端肌肉仍处于当前的状态而并未发生状态的跳转。

本技术方案的有益效果：

交叉锻炼的过程中，对不同状态的肌肉设置不同的锻炼模式是提升肌肉锻炼的有效手段。本技术方案能够基于肌电信号参数直观的体现肌肉状态，并基于肌肉的疲惫状态和非疲劳状态为患者提供冷疗模块，使得肌肉在进入疲惫状态时能够由兴奋期转为松弛期，避免肌肉充血对肌肉带来的损伤。

本技术方案还基于肌肉的疲惫状态和非疲劳状态将锻炼模式分开，从而提高每一个时期的肌肉的锻炼效率。

冷疗是一种利用低于体温的介质接触人体，使之降温以缓解肌肉损伤的方法。在现有技术中，相关研究证明，冷疗能够减缓肌肉疼痛、缓解肌肉痉挛并促进肌肉内血管收缩，有利于改善肌肉的血液循环流速。

本技术方案采用被动锻炼-冷疗-主动锻炼的锻炼方法。在被动锻炼过程中，冷疗能够缓解电刺激为患者带来的痒痛感，并在电刺激肌肉而使得肌肉疲惫时及时缓解肌肉的疲惫状态。

根据一种优选实施方式，所述远程服务器被配置为：控制所述康复训练模块优先进入第一锻炼模式，使所述患者功能行使障碍的肌肉进入用于锻炼肌肉功能强度的被动锻炼的状态中。

本技术方案的有益效果：

在实际的运动康复阶段，主动锻炼的目的是让患者能够适应被动锻炼时肌肉或肌肉功能产生的增量，即通过被动锻炼而增长的肌肉量需要通过主动锻炼来使患者熟练支配该部分肌肉。

因此，以肌肉功能康复为目的的锻炼方式应该以被动锻炼优先，在被动锻炼对肌肉产生副作用时再根据实际情况选择切换冷疗或主动锻炼所对应的模块。

本技术方案通过优先进行被动锻炼的方式增加患者肌肉功能锻炼的舒适性，并使本系统适配各类患者(例如，肌肉损伤的正常人或肌肉萎缩的患者)。

根据一种优选实施方式，所述远程服务器被配置为：在接受所述冷疗模块冷疗的所述患者功能行使障碍的肌肉的肌电信号参数表征所述患者功能行使障碍的肌肉的肌松低于二级时，控制所述冷疗模块停止工作，并开启处于休眠状态的所述康复训练模块，其中，所述康复训练模块在开启后进入的锻炼模式与其进入休眠状态前的锻炼模式不同，如图2所示。

本技术方案的有益效果：

在患者的肌肉松弛程度低于二级时，表明再次锻炼时该肌肉的收缩不会对肌肉本身产生损伤等影响。

本申请对于肌肉松弛的判断能够基于现有技术中涉及的肌松监测技术进行判断。例如强直刺激后单刺激计数(PTC)，通过观察强直刺激后给予16次单刺激引起的反应次数。基于临床对PTC在0～10的肌肉表现，认为PTC处于7～9时，肌肉处于松弛状态。在PCT小于5时，表明肌肉肌力松弛过度(或有可能为外力药物作用而导致的松弛)。在本申请中，将肌松分为三个等级，一级为PTC为10，表明肌肉处于弹性或紧绷的状态。二级为PTC处于7～9的范围，表明肌肉处于放松的松弛状态。三级为PTC处于小于7的范围，表明肌肉处于过度的松弛状态(肌肉萎缩或受药物作用而放松)。

根据一种优选实施方式，所述康复训练模块包含应用于第一锻炼模式的第一锻炼单元和应用于第二锻炼模式的第二锻炼单元，其中，所述第一锻炼单元在所述患者功能行使障碍的肌肉上的能够为所述患者功能行使障碍的肌肉提供肌肉电刺激能量，使得所述患者功能行使障碍的肌肉能够通过处于第一锻炼模式的所述康复训练模块被动锻炼肌肉功能强度。

根据一种优选实施方式，所述第二锻炼单元通过挤压所述患者功能行使障碍的肌肉而锻炼患者肢端肌肉，所述患者功能行使障碍的肌肉为患者肢端的功能行使障碍的肌肉。所述第二锻炼单元包含能够包裹所述患者肢端以为所述患者功能行使障碍的肌肉提供挤压式锻炼和抗阻式锻炼的气囊组件。

所述第二锻炼单元还包含与所述气囊组件连通的在接收所述远程服务器发送的指令时能够为所述气囊组件提供气体的气流控制组件和设置在所述气囊组件内表面以感受所述气囊组件和所述患者肢端之间的压力的压力信号采集组件。

根据一种优选实施方式，当所述第二锻炼单元被唤醒时，所述远程服务器被配置为：

基于所述患者肢端肌电信号参数生成包含挤压式锻炼和抗阻式锻炼交替进行的第二锻炼模式，其中，当所述第一锻炼单元停止工作且所述信号采集单元检测到表征患者的肢端肌肉开始运动的肌电信号参数时，所述远程服务器生成用于调节所述气囊组件在挤压式锻炼时生成的压力和抗阻式锻炼中生成的阻力。

本技术方案的有益效果：

挤压式锻炼是一种利用弹力带或其他弹性器材来对肌肉施加压力的训练方法，可以增加肌肉的张力和耐力。抗阻式锻炼是对肌肉施加阻力的训练方法，可以增加肌肉的力量和体积。本申请通过肌肉的收缩两个动态变化而分别对肌肉施加外源的干扰，以增加主动锻炼的锻炼效率。

根据一种优选实施方式，所述压力是由所述气囊组件在被充气时的第一状态下提供，所述阻力是由所述气囊组件在被放气时的第二状态下提供，如图1所示。优选地，当所述远程服务器接收到用于更新压力值或阻力值的肢端肌肉的肌电信号参数时，所述气囊组件能够基于远程服务器发送的调控指令生成向其气囊中填充的气体量。

根据一种优选实施方式，所述挤压式锻炼是指：处于第一状态的所述气囊组件能够基于其膨胀的体积对患者肢端肌肉进行挤压，从而达到刺激肌肉生长和发展的目的，其中，挤压式锻炼的压力值是所述远程服务器基于上一次进行挤压式锻炼时由所述信号采集单元提供的患者肢端肌肉的肌电信号参数生成的。优选地，当第一次进行挤压式锻炼时，第二锻炼单元以遵医嘱的方式为患者提供对应预设的压力和阻力。

根据一种优选实施方式，所述抗阻式锻炼是指：在唤醒单元提示患者进行自主意识下的肢端肌肉锻炼时，处于第二状态的气囊组件对处于收缩状态的患者肢端肌肉所需空间产生限制，以抵抗所述患者肢端肌肉的张力，其中，抗阻式锻炼的阻力值是所述远程服务器基于上一次进行抗阻式锻炼时由所述压力信号采集组件提供的压力值生成的。

根据一种优选实施方式，所述远程服务器接收与在所述康复训练模块的刺激下患者肢端肌肉的肌群变化相关的肌电信号参数，所述远程服务器生成对应的锻炼模式，其中，基于所述患者肢端肌肉的快肌的肌电信号参数，第二锻炼模式至少包含被动挤压式锻炼和抗阻式锻炼的强度及频次具有差别的锻炼模式A、锻炼模式B和锻炼模式C。

根据一种优选实施方式，所述第一锻炼单元包含多个电极，其中，多个电极设置于所述气囊组件内表面，所述电极包括第一微电极和第二微电极，第一微电极与第二微电极之间的电压为电极的放电电压。

附图说明

图1是本发明提供的气囊结构的示意图；

图2是本发明提供的模块关系的示意图；

图3是本发明提供的电极设置结构示意图。

附图标记列表

100：远程服务器；200：康复训练模块；300：信号采集单元；210：第一锻炼单元；220：第二锻炼单元；400：唤醒单元；500：气囊组件；600：压力信号采集组件；700：冷疗模块；800：电极；810：第一微电极；820：第二微电极。

具体实施方式

下面结合附图进行详细说明。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”“下”“内”“外”“前”“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”“设置有”“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体式连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。“若干”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

被动锻炼是指是指借助于他人的操作，使患者被动接受运动，从而达到肌肉功能增强的目的。

主动锻炼是指患者依靠自身神经控制而完成各种形式的运动，以达到提高肌肉张力以及患者神经支配肌肉强度的目的。

功能行使障碍的肌肉是指肌肉由于种种原因丧失了部分或全部正常的功能。例如，骨折患者在长期卧床状态下肢端肌肉萎缩，使得其肢端肌肉无法支撑身体行走。

肌肉功能强度锻炼是指用于锻炼肌肉功能的锻炼方法，如锻炼肌肉强度、耐力的方法等。

神经肌肉控制强度锻炼是指锻炼人自身对肌肉的控制能力，尤其是针对长期卧床的患者，虽然在卧床期间患者肢端肌肉受外力摁压而保持完好，但其神经支配肌肉的能力减弱，导致患者的肌肉在使用时无法受控制的行使功能。

疲劳状态是指肌肉在被动锻炼或主动锻炼时因乳酸堆积等原因出现肌无力、肌肉痉挛或神经信号反馈减缓等症状，处于该状态的肌肉在持续的锻炼过程中不仅不能够提高肌肉功能，还容易产生肌肉损伤的问题。

肌电信号参数的频域是指用于表征肌肉状态的一种指标。现有技术中，肌电信号参数的频域的降低或增高能够用于表征肌肉是否进入疲劳状态。

兴奋期是指肌肉处于充血状态。一般来讲，处于兴奋期的肌肉由于血流循环快，能够帮助肌肉内的纤维破裂重组，因此处于兴奋期的肌肉适合进行锻炼。

松弛期是指肌肉处于松解的放松状态。处于松弛期的肌肉血流速度降低，但肌肉组织间的有害物质堆积的消化速度更快，处于松弛期的肌肉能够缓解肌肉疲乏、增加肌肉弹性。

实施例1

本实施例提供本申请涉及的运动康复系统在对患者肢端锻炼中的应用。

基于患者的肢端肌肉状态，医护人员在本系统中预设当次患者在电刺激疗法下的电刺激电流量和总时长的设置。第一锻炼单元210为患者提供电刺激治疗。

基于患者的状态，医护人员通过患者的状态预设锻炼的流程。以运动拉伤而卧床一个星期的运动员出身的患者为例，医护人员采用被动锻炼-冷疗-主动锻炼的运动康复治疗方法。

第一锻炼单元210开启工作，基于预设的程序为患者的小腿肌肉提供电刺激治疗。

当所述信号采集单元300提供的与患者小腿肌肉相关的肌电信号参数表征所述患者小腿肌肉进入疲劳状态时，所述远程服务器100控制所述第一锻炼单元210关闭，并开启冷疗模块700。

优选地，冷疗模块700为液氮冷冻设备，其工作原理与现有技术中涉及的液氮冷冻舱的工作原理相同。

当小腿肌肉进入松弛期而疲惫状态相关的肌电信号参数发生变化后，所述远程服务器100关闭冷疗模块700，开启第二锻炼单元220。

所述第二锻炼单元220包含唤醒单元400，当所述第二锻炼单元220开启时，所述唤醒单元400提示患者配合所述第二锻炼单元220进行自主意识下的肢端肌肉锻炼。优选地，唤醒单元400包含语音提示组件和/或显示组件。显示组件开始展示肢端肌群发力的原理示意图。唤醒组件以语音的形式提示患者更换锻炼状态，需要配合设备进行自主锻炼。

当小腿肌肉进入疲劳状态时，所述肌电信号参数的频域特征为：MPF和MF显著增加而IEMG呈递减变化。当小腿肌肉由疲劳状态转非疲劳状态时，所述肌电信号参数的频域特征为：MPF和MF显著降低而IEMG呈递增变化。

IEMG的计算公式如下：

其中，t₁为采集肌电信号开始时刻，t₂为采集肌电信号结束时刻，|A(t)|为肌电信号大小。

MPF的计算公式如下：

其中，PSD(f)为功率谱密度，MF为中位频率，f为肌电信号频率，f₀为频率上限。

MF的计算公式如下：

其中，PSD(f)为功率谱密度，MF为中位频率，f为肌电信号频率，f₀为频率上限。

优选地，当第一次进行挤压式锻炼时，第二锻炼单元220以遵医嘱的方式为患者提供对应预设的压力和阻力。例如，当患者的肢端肌力为四级时，气囊的气压能够为25kpa～28kpa，以为患者提供初始压力。同时，当患者收缩肌肉时，为了增加肌肉在膨胀过程中的阻力，气囊的气压能够为20kpa～23kpa。需要说明的是，肌肉在收缩过程中，由于大量的血液涌向目标肌肉，肌肉的体积会在短时间内增大，这个过程被称为泵血。

根据一种优选实施方式，所述远程服务器100接收与在所述康复训练模块200的刺激下患者小腿肌肉的肌群变化相关的肌电信号参数，所述远程服务器100生成对应的锻炼模式，其中，基于所述患者肢端肌肉的快肌的肌电信号参数，第二锻炼模式至少包含挤压式锻炼强度和抗阻式锻炼的强度及频次具有差别的锻炼模式A、锻炼模式B和锻炼模式C。

优选地，基于肌力测定，将使用者的肢端肌群的肌力分为零～五级。当使用者的肢端肌群收缩持续0s时，其肌力为零级；持续1s时，肌力为一级；以此类推，持续5s时，肌力为五级。随着患者锻炼的次数增加，肌肉耐力下降，因此，本申请中的肌力评判是动态变化的。

优选地，在每一次的锻炼过程中，远程服务器100都能够基于患者的肢端肌群或某一个肢端肌肉组织的收缩保持时间而重新评估当前肢端肌肉的肌力，肌力评判标准参考现有技术中对肌力的评价，该评价用于下一次的阻力的生成。例如，当初始的第一压力值被五级肌力患者使用时，肌力为四级的患者的第一压力值为4/5的初始的第一压力值。当患者肌力为三级时，第一压力值为3/5的初始的第一压力值。当患者肌力为二级时，第一压力值为2/5的初始的第一压力值。当患者肌力为一级时，第一压力值为1/5的初始的第一压力值。

例如，当使用者的肌肉收缩保持5s以上时，远程服务器100接收到压力信号采集组件600传输的阻力参数而生成第一阻力值。基于使用者肢端肌群的状态分类，远程服务器100生成气囊组件500与肢端形成的第一压力值。气囊组件500膨胀，直至其表面与肢端皮肤之间的压力值达到第一压力值。优选地，阻力是压力的3/5。

根据一种优选实施方式，用于评判后续的锻炼模式的肌电信号参数能够参考电刺激锻炼时肌肉的状态。优选地，所述信号采集单元300检测在所述康复训练模块200的刺激下发生肌肉收缩的快肌相关的肌电信号参数，当所述肌电信号参数低于x₁时，所述远程服务器100生成锻炼模式A，并在第二锻炼单元220开启工作时向第二锻炼单元220发送指令。当所述肌电信号参数处于x₁～x₂范围内时，所述远程服务器100生成锻炼模式B，并在第二锻炼单元220开启工作时向第二锻炼单元220发送指令。当所述肌电信号参数高于x₂时，所述远程服务器100生成锻炼模式C，并在第二锻炼单元220开启工作时向第二锻炼单元220发送指令。优选地，x₁为40μV。x₂为55μV。

第二锻炼模式实际包含：交替进行的挤压式锻炼和抗阻式锻炼，其中，挤压式锻炼和抗阻式锻炼的速度能够用于锻炼患者的快肌，而挤压式锻炼和抗阻式锻炼的强度能够用于锻炼患者的慢肌。具体地，气囊组件500充气的速度(或者单位时间内达到第一压力值)和放气的速度(或者说单位时间内达到患者提供的第一阻力值)能够快速提示患者肌肉收缩的速度，并增加肌肉泵血的速度，从而达到锻炼快肌的目的。气囊组件500充气的压力值和放气后对患者肌肉形成的阻力值能够为患者肌肉强度锻炼带来辅助效果，从而达到锻炼慢肌的目的。例如，气囊组件500能够在1s内达到28kpa的气压，并在1s内减低气压至20kpa。

锻炼模式A为：交替进行的挤压式锻炼和抗阻式锻炼的次数为a₁，第一压力值为b₁，第一阻力值为c₁。

锻炼模式B为：交替进行的挤压式锻炼和抗阻式锻炼的次数为a₂，第一压力值为b₂，第一阻力值为c₂。

锻炼模式C为：交替进行的挤压式锻炼和抗阻式锻炼的次数为a₃，第一压力值为b₃，第一阻力值为c₃。

根据一种优选实施方式，a₁<a₂<a₃。b₁<b₂<b₃。c₁<c₂<c₃。

根据一种优选实施方式，不同模式下的锻炼次数、初始设置的压力值和初始设置的阻力值均是基于医护人员对患者肌肉状态的判断进行设定的。

实施例2

根据一种优选实施方式，所述第一锻炼单元210包含多个电极800，其中，多个电极800设置于所述气囊组件500内表面，所述电极800包括第一微电极810和第二微电极820，第一微电极810与第二微电极820之间的电压为电极800的放电电压，如图3所示。

优选地，多个电极800包含三极布置，其中，所述三极布置可为不平衡三极布置。

需要注意的是，上述具体实施例是示例性的，本领域技术人员可以在本发明公开内容的启发下想出各种解决方案，而这些解决方案也都属于本发明的公开范围并落入本发明的保护范围之内。本领域技术人员应该明白，本发明说明书及其附图均为说明性而并非构成对权利要求的限制。本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。本发明说明书包含多项发明构思，诸如“优选地”“根据一个优选实施方式”或“可选地”均表示相应段落公开了一个独立的构思，申请人保留根据每项发明构思提出分案申请的权利。在全文中，“优选地”所引导的特征仅为一种可选方式，不应理解为必须设置，故此申请人保留随时放弃或删除相关优选特征之权利。

Claims (10)

1.一种运动康复系统，包含：

能够为患者提供被动锻炼下的第一锻炼模式和主动锻炼下的第二锻炼模式的康复训练模块(200)和远程服务器(100)，其特征在于，

所述康复训练模块(200)包含能够采集肌电信号参数的信号采集单元(300)，其中，

当所述信号采集单元(300)检测到的肌电信号反馈出的患者功能行使障碍的肌肉发生状态变化时，受所述远程服务器(100)的控制，所述康复训练模块(200)能够于第一锻炼模式和第二锻炼模式之间进行切换，使得所述患者功能行使障碍的肌肉能够在交叉进行肌肉功能强度锻炼和神经肌肉控制强度锻炼的过程中始终处于非疲劳状态。

2.根据权利要求1所述的运动康复系统，其特征在于，所述远程服务器(100)能够接收所述信号采集单元(300)检测到的患者功能行使障碍的肌肉的肌电信号参数并基于所述肌电信号参数判断所述患者功能行使障碍的肌肉的状态，其中，所述远程服务器(100)

基于获得的所述肌电信号参数的频域在所述患者功能行使障碍的肌肉进入疲劳状态时将康复训练模块(200)切换至冷疗模块(700)，使得处于非疲劳状态的所述患者功能行使障碍的肌肉的状态由兴奋期转至松弛期。

3.根据权利要求2所述的运动康复系统，其特征在于，所述远程服务器(100)被配置为：

控制所述康复训练模块(200)优先进入第一锻炼模式，使所述患者功能行使障碍的肌肉进入用于锻炼肌肉功能强度的被动锻炼的状态中。

4.根据权利要求1～3任一项所述的运动康复系统，其特征在于，所述远程服务器(100)被配置为：

在接受所述冷疗模块(700)冷疗的所述患者功能行使障碍的肌肉的肌电信号参数表征所述患者功能行使障碍的肌肉的肌松低于二级时，控制所述冷疗模块(700)停止工作，并开启处于休眠状态的所述康复训练模块(200)，其中，

所述康复训练模块(200)在开启后进入的锻炼模式与其进入休眠状态August 4,2023

前的锻炼模式不同。

5.根据权利要求1～4任一项所述的运动康复系统，其特征在于，所述康复训练模块(200)包含应用于第一锻炼模式的第一锻炼单元(210)和应用于第二锻炼模式的第二锻炼单元(220)，其中，所述第一锻炼单元(210)能够为所述患者功能行使障碍的肌肉提供肌肉电刺激能量，使得所述患者功能行使障碍的肌肉能够通过处于第一锻炼模式的所述康复训练模块(200)被动锻炼肌肉功能强度。

6.根据权利要求1～5任一项所述的运动康复系统，其特征在于，所述第二锻炼单元(220)通过挤压所述患者功能行使障碍的肌肉而锻炼患者肢端肌肉，所述患者功能行使障碍的肌肉为患者肢端的功能行使障碍的肌肉，其中，所述第二锻炼单元(220)包含能够包裹所述患者肢端以为所述患者功能行使障碍的肌肉提供挤压式锻炼和抗阻式锻炼的气囊组件(500)。

7.根据权利要求1～6任一项所述的运动康复系统，其特征在于，当所述第二锻炼单元(220)被唤醒时，所述远程服务器(100)被配置为：

基于所述患者肢端的肌电信号参数生成挤压式锻炼和抗阻式锻炼交替进行的锻炼模式，其中，

当所述第一锻炼单元(210)停止工作且所述信号采集单元(300)检测到表征患者的肢端肌肉开始运动的肌电信号参数时，所述远程服务器(100)生成用于调节所述气囊组件(500)在挤压式锻炼时生成的压力和抗阻式锻炼中生成的阻力。

8.根据权利要求1～7任一项所述的运动康复系统，其特征在于，所述压力是由所述气囊组件(500)在被充气时的第一状态下提供，所述阻力是由所述气囊组件(500)在被放气时的第二状态下提供。

9.根据权利要求1～8任一项所述的运动康复系统，其特征在于，所述第二锻炼单元(220)包含唤醒单元(400)，当所述第二锻炼单元(220)开启时，所述唤醒单元(400)提示患者配合所述第二锻炼单元(220)进行自主意识下的肢端肌肉锻炼。

10.根据权利要求1～8任一项所述的运动康复系统，其特征在于，所述第一锻炼单元(210)包含多个电极(800)，其中，多个所述电极(800)设置于所述气囊组件(500)内表面，所述电极(800)包括第一微电极(810)August 4,2023

和第二微电极(820)，所述第一微电极(810)与所述第二微电极(820)之间的电压为所述电极(800)的放电电压。