心脑耦合导向的气动循环训练方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及心脑耦合导向的气动循环训练系统和方法。系统包括：气动循环设备，形成对肢体和组织的循环压力；信息采集模块，同步采集脑血氧信号和血压信号并将采集信号传输至分析模块；分析模块，处理和分析从信息采集模块同步采集到的脑血氧信号和血压信号并将处理的信号数据传输至显示设备；显示设备，实时地呈现从分析模块传输的分析数据和反馈模块的反馈过程；反馈模块，判断气动循环训练过程中脑皮层特定区域的激活以及反映脑部和心脑耦合指标参数是否有效或异常，对气动循环参数进行实时的自适应调整，直至完成一次完整的气动循环训练。本发明专利技术以动脉压以及近红外光信号参数监测和反馈为基础，测量出经气动循环刺激对大脑不同区域的影响。

【技术实现步骤摘要】
心脑耦合导向的气动循环训练方法及系统
本专利技术涉及肢体运动康复训练领域，特别涉及一种心脑耦合导向的气动循环训练方法及系统，用于气动循环的康复效果的评估。
技术介绍
中风是世界范围内致残的主要原因，给照料者和社会造成了重大负担。运动障碍是中风后公认的缺陷。运动功能的丧失或损伤可持续数年，并对日常生活活动能力造成严重影响。因此，重视脑卒中后运动及相关功能的康复至关重要。间歇顺序气动压缩(ISPC)是一种有效的物理训练技术，通过以不同压力从远侧气囊向近侧气囊进行顺序充气加压和放气减压,从而形成对下肢从远心端向近心端的挤压过程，血管管腔内外压力改变加快血流速度。ISPC机械压力增加了血管壁的剪切压，血管受到机械刺激后促进一氧化氮的释放，产生相应的舒血管效应，从而改善微循环。ISPC被证明可以通过增加血压和脑血流速度来改善脑灌注和侧支血供，从而增加偏瘫侧受累肢体的感觉输入。此外，ISPC干预被认为可以增加副交感神经活动，从而改善心脏自主神经控制。ISPC在临床上已广泛应用于改善偏瘫患者的活动能力。然而，ISPC干预对脑卒中患者脑血红蛋白和动脉血压(ABP)网络耦合的影响尚不清楚。现有的气动循环康复训练技术，其气动循环参数往往是固定的。这种方式不能提供有针对性的个性化方案，可能达不到患者预期的训练效果。且现有技术缺乏与患者中枢神经反应的实时反馈与交互。中国专利CN109044311A涉及一种空气波压力治疗与脉搏血压动态监测一体化装置，将空气波压力治疗与脉搏血压测量相结合，用于按摩治疗与健康数据动态监测。但是其并未获得大脑活动信号，缺乏心脑激活反馈。
技术实现思路
基于上述问题，本专利技术的目的是提供一种心脑耦合导向的气动循环训练系统，其特征在于，包括：气动循环设备，用于形成对肢体和组织的循环压力；信息采集模块，用于同步采集脑血氧信号和血压信号，并将所采集的信号传输至分析模块；分析模块，用于处理和分析从信息采集模块同步采集到的脑血氧信号和血压信号，并将处理和分析后所得的信号数据传输至显示设备；显示设备，用于实时呈现从分析模块传输的分析数据并且实时呈现反馈模块的反馈过程；反馈模块用于判断气动循环训练过程中脑皮层特定区域的激活以及反映脑部和心脑耦合指标参数是否有效或异常，对气动循环设备的气动循环参数进行实时的自适应调整，直至完成一次完整的气动循环训练。根据一个实施例，分析模块用于对同步采集到的脑血氧和血压信号进行如下处理：对脑血氧信号进行时间序列时域和频域上的小波变换以得到特定波段内时域上的小波幅值，并同步计算血压和脑血氧之间的相位相干性以及心脑耦合强度。在一个有利实施例中，由显示设备显示小波幅值、小波相位相干性以及心脑耦合强度，并且由反馈模块来判断气动循环训练过程中脑皮层特定区域激活、相位相干性以及心脑耦合强度是否有效或异常。在一个有利实施例中，该气动循环训练系统还包括存储模块，用于存储多次训练的参数以评价长周期气动循环训练的康复效果。优选地，信息采集模块包括：近红外光谱仪，用于采集受试者的靶向脑区及其它有关功能连接的脑血氧信号；以及血压仪，用于同步采集受试者的动脉压信号。优选地，在气动循环设备开始进行充放气时，信息采集模块在近红外光谱仪以及血压仪的时域信号中同步标定充放气时刻，使得在充放气开始时能够即时采集到脑血氧和血压信号的变化。本专利技术的另一方面提供一种心脑耦合导向的气动循环训练方法，其特征在于，包括以下步骤：按照预先设定的气动循环参数施加气动循环；同步采集脑血氧信号和血压信号；处理和分析同步采集到的脑血氧信号和血压信号，并将处理和分析后所得的信号数据进行显示；以及判断气动循环训练过程中反映脑皮层特定区域的激活的指标参数是否有效或异常，对气动循环参数进行实时的自适应调整，直至完成一次完整的气动循环训练。在一个有利实施例中，处理和分析步骤包括实时地处理并分析反馈多个频率段内的小波幅值、小波相位相干性以及心脑耦合强度，其中小波幅值表征脑区激活强度指标参数，小波相位相干性表征功能连接强度指标参数，心脑耦合强度表征效应连接强度指标参数。在一个有利实施例中，在气动循环开始进行充放气时，在时域信号中同步标定充放气时刻，使得在充放气开始时能够即时采集到脑血氧和血压信号的变化。本专利技术的目的是提供一种心脑耦合导向的气动循环训练方法及系统。该康复训练系统以心脑耦合为导向，实现评价康复训练效果的功能，并提供视觉反馈，提高患者的康复质量和效率。本专利技术的一个方面提供一种心脑耦合导向的气动循环训练系统，其特征在于，包括：气动循环设备，通过对多腔气囊有顺序的反复充放气，形成对肢体和组织的循环压力，对肢体的远端到肢体的近端进行均匀有序适当的挤压；同步信息采集模块，所述同步信息采集模块用于在气动循环设备开始进行充放气时，在近红外以及血压设备的时域信号中同步标定充放气时刻，使得在充放气开始时能够即时采集到血氧和血压信号的变化，并将信号传输至所述分析模块，其中功能近红外光谱仪，用于采集受试者的靶向脑区及其它有关功能连接的脑血氧信号；血压仪，用于同步采集受试者的动脉压信号。在一个有利实施例中，其中所述分析模块，用于处理同步采集到的血氧和血压信号，对从所述监测模块传输得到的脑血氧信号的时间序列时域和频域上的小波变换结果以及特定时域内的小波幅值，并同步计算血压和脑氧之间的小波相位相干性以及心脑耦合强度，并将分析处理之后的信号数据传输至显示设备，在一个有利实施例中，其中所述显示设备接收光信号，用于在显示屏上实时呈现分析模块处理传输来的小波幅值、小波相位相干性以及心脑耦合强度，在一个有利实施例中，其中所述反馈模块用于判断气动循环训练过程中脑皮层特定区域激活、相位相干性以及心脑耦合强度是否超出正常范围，对气动循环参数进行实时的自适应调整，直至完成一次完整的气动循环训练。在一个有利实施例中，对多次训练的参数结果进行分析比对，存储入所述存储模块，并且其中所述用于存储多次训练的参数，以便于评价长周期气动循环训练的康复效果。本专利技术还提供一种心脑耦合导向的气动循环训练方法，其特征在于，包括以下步骤：1)患者接受气动循环训练，佩戴近红外设备以及动脉压测量设备，搭接气动循环设备，其中近红外设备的光源探头模板覆盖额叶、顶叶和颞叶区域；2)步骤1)执行之后，按照预先设定的气动循环参数进行气动循环训练；3)心脑耦合导向模块实时监测步骤2)训练过程，实时处理分析反馈三个频率段的小波幅值(WA)、小波相位相干性(WPCO)以及心脑耦合强度(CS)并通过显示设备实时呈现结果；其中，WA表征脑区激活强度指标参数，WPCO表征功能连接强度指标参数，CS表征效应连接强度指标参数；4)反馈模块将步骤3)中所述反馈信息进行实时处理，处理后以视觉动画形式呈现在显示设备；通过判断气动循环训练过程中脑皮层特定区域激活、相位相干性以及心脑耦合强度是否超出正常范围，对气动循环参数进本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种心脑耦合导向的气动循环训练系统，其特征在于，包括：/n气动循环设备，用于形成对肢体和组织的循环压力；/n信息采集模块，用于同步采集脑血氧信号和血压信号，并将所采集的信号传输至分析模块；/n分析模块，用于处理和分析从信息采集模块同步采集到的脑血氧信号和血压信号，并将处理和分析后所得的信号数据传输至显示设备；/n显示设备，用于实时地呈现从分析模块传输的分析数据并且实时地呈现反馈模块的反馈过程；以及/n反馈模块，用于判断气动循环训练过程中脑皮层特定区域的激活以及反映脑部和心脑耦合指标参数是否有效或异常，对气动循环设备的气动循环参数进行实时的自适应调整，直至完成一次完整的气动循环训练。/n

【技术特征摘要】
1.一种心脑耦合导向的气动循环训练系统，其特征在于，包括：
气动循环设备，用于形成对肢体和组织的循环压力；
信息采集模块，用于同步采集脑血氧信号和血压信号，并将所采集的信号传输至分析模块；
分析模块，用于处理和分析从信息采集模块同步采集到的脑血氧信号和血压信号，并将处理和分析后所得的信号数据传输至显示设备；
显示设备，用于实时地呈现从分析模块传输的分析数据并且实时地呈现反馈模块的反馈过程；以及
反馈模块，用于判断气动循环训练过程中脑皮层特定区域的激活以及反映脑部和心脑耦合指标参数是否有效或异常，对气动循环设备的气动循环参数进行实时的自适应调整，直至完成一次完整的气动循环训练。


2.根据权利要求1所述的心脑耦合导向的气动循环训练系统，其中，分析模块对同步采集到的脑血氧和血压信号进行如下处理：对脑血氧信号进行时间序列时域和频域上的小波变换以得到特定波段内时域上的小波幅值，并同步计算血压和脑血氧之间的相位相干性以及心脑耦合强度。


3.根据权利要求2所述的心脑耦合导向的气动循环训练系统，其中，由显示设备显示小波幅值、小波相位相干性以及心脑耦合强度，并且由反馈模块判断气动循环训练过程中脑皮层特定区域激活、相位相干性以及心脑耦合强度是否有效或异常。


4.根据权利要求1所述的心脑耦合导向的气动循环训练系统，其中，该气动循环训练系统还包括存储模块，用于存储多次训练的参数以评价长周期气动循环训练的康复效果。


5.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：李增勇，张腾宇，李文昊，徐功铖，霍聪聪，任韦燕，
申请(专利权)人：国家康复辅具研究中心，
类型：发明
国别省市：北京;11