CN119423785A - 一种多导联肌电检测系统及方法、电子设备及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种多导联肌电检测系统及方法、电子设备及存储介质，该系统包括多通道肌电采集节点、局域网、同步信号广播、上位机；其中，所述肌电采集节点用于采集肌电信号；所述局域网用于实现多通道肌电采集节点的同步传输；所述同步信号广播用于使多通道肌电采集节点同时接收同步信号后发送至所述上位机；所述上位机用于实时显示及存储不同通道的肌电信号，以及对所述肌电信号进行处理及分析。本发明能够打破空间限制实现远距离的肌电信号传输，打破通道数限制实现多节点的肌电信号同步监测，通过对肌电信号的特征分析可用于不同疾病诊断及判断康复治疗效果。

Description

一种多导联肌电检测系统及方法、电子设备及存储介质

技术领域

本发明涉及肌电信号多节点检测技术领域，特别涉及一种多导联肌电检测系统及方法、电子设备及存储介质。

背景技术

肌电是临床上判断多种疾病及康复手段评估的一种重要生理电信号，例如脑卒中、瘫痪、帕金森等。有线肌电采集系统为最常用的手段。然而，有线肌电采集系统采用有线传输限制了人的运动范围，在检测动作范围上存在不足，且存在通道限制问题。

因此，亟需一种能够实现不同部位肌电信号远距离同时监测，以及多通道检测的肌电检测系统。

发明内容

为了实现根据本发明的上述目的和其他优点，本发明的第一目的是提供一种多导联肌电检测系统，包括多通道肌电采集节点、局域网、同步信号广播、上位机；其中，

所述肌电采集节点用于采集肌电信号；

所述局域网用于实现多通道肌电采集节点的同步传输；

所述同步信号广播用于使多通道肌电采集节点同时接收同步信号后发送至所述上位机；

所述上位机用于实时显示及存储不同通道的肌电信号，以及对所述肌电信号进行处理及分析。

进一步地，所述肌电采集节点采用差分电极。

进一步地，所述肌电采集节点包括运算放大器芯片、无源RC滤波电路、主控制器、无线通信模块、通用串行总线接口、同步信号接收模块，所述运算放大器芯片采用直流耦合收集所述肌电信号，通过所述运算放大器芯片外围电路的电阻匹配放大所述肌电信号，所述无源RC滤波电路用于所述肌电信号的模拟电路滤波，所述主控制器通过其内置的ADC模块进行数模转换实现肌电信号数字化，所述无线通信模块用于联入所述局域网并传输肌电信号，所述通用串行总线接口用于除肌电信号外的其他数据传输，以及网络配置与充电，所述同步信号接收模块用于接收所述同步信号。

进一步地，所述肌电采集节点还预留底部焊盘及顶部导线焊接点，预留的底部焊盘用于焊接传感器，预留的顶部导线焊接点用于焊接传感器的导线。

进一步地，所述局域网采用TCP网络，所述同步信号广播采用蓝牙广播同步信号。

进一步地，所述无线通信模块采用WIFI模块。

进一步地，所述上位机内包含算法分析模型，所述算法分析模型用于提取所述肌电信号的特征，对提取的特征值进行分类并评估模型的性能，最终实现肌电信号的分析。

本发明的第二目的是提供一种多导联肌电检测方法，基于上述的系统，包括以下步骤：

广播同步信号，以使多通道肌电采集节点同时接收所述同步信号后通过局域网发送采集的肌电信号至上位机；

实时显示及存储不同通道的肌电信号，以及对所述肌电信号进行处理及分析。

本发明的第三目的是提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述的方法。

本发明的第四目的是提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的方法。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提供一种多导联肌电检测系统及方法、电子设备及存储介质，能够打破空间限制实现远距离的肌电信号传输，打破通道数限制实现多节点的肌电信号同步监测，通过对肌电信号的特征分析可用于不同疾病诊断及判断康复治疗效果。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为实施例中提供的多导联肌电检测系统示意图；

图2为实施例中提供的肌电采集节点设计示意图；

图3为实施例中提供的肌电采集节点采集肌电信号示意图；

图4为实施例中提供的多导联肌电检测方法流程图；

图5为实施例中提供的计算机设备示意图；

图6为实施例中提供的计算机可读存储介质示意图。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，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。需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

本申请中附图编号仅用于区分方案中的各个步骤，不用于限定各个步骤的执行顺序，具体执行顺序以说明书中描述为准。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

实施例1

一种多导联肌电检测系统，如图1所示，包括多通道肌电采集节点（如图1中的节点1、节点2、···、节点n）、局域网、同步信号广播、上位机；其中，

所述肌电采集节点用于采集肌电信号；

所述局域网用于实现多通道肌电采集节点的同步传输；

所述同步信号广播用于使多通道肌电采集节点同时接收同步信号后发送至所述上位机；

所述上位机用于实时显示及存储不同通道的肌电信号，以及对所述肌电信号进行处理及分析。

在一些实施例中，所述肌电采集节点采用差分电极。具体地，如图2所示，所述肌电采集节点包括运算放大器芯片、无源RC滤波电路、主控制器、无线通信模块、通用串行总线接口、同步信号接收模块，所述运算放大器芯片采用直流耦合收集所述肌电信号，通过所述运算放大器芯片外围电路的电阻匹配放大所述肌电信号，所述无源RC滤波电路用于所述肌电信号的模拟电路滤波，所述主控制器通过其内置的ADC模块进行数模转换实现肌电信号数字化，所述无线通信模块用于联入所述局域网并传输肌电信号，所述通用串行总线接口用于除肌电信号外的其他数据传输（例如，电量显示、电路板初始化情况、系统SRAM占用情况、工作模式等），以及网络配置与充电，所述同步信号接收模块用于接收所述同步信号。优选地，所述无线通信模块采用WIFI模块，例如，采用ESP8266WIFI模块。

示例性地，采用STM32L442KCU6作为主控制器，利用其内部ADC芯片进行数模转换实现信号数字化，肌电采集频率为500Hz。采用直流耦合收集sEMG，INA332芯片通过电阻匹配放大96倍sEMG，后接159.2Hz无源RC滤波完成sEMG的模拟电路滤波；经验证，此放大倍数在实现肌电信号的放大同时不会因肌电信号太大而超阈值。

在一些实施例中，如图2所示，所述肌电采集节点还预留底部焊盘及顶部导线焊接点，预留的底部焊盘用于焊接传感器，预留的顶部导线焊接点用于焊接传感器的导线。预留底部焊盘可进行传感器的焊接，同时预留顶部导线焊接点，传感器预留点如图2所示。

有时传统电极贴不能满足信号采集需求，故预留出传感器衔接区域，使节点有更多传感器选择，本实施例两种信号采集方式如图3所示。

在一些实施例中，多通道肌电信号采集的关键之一在于不同通道的同步性，这样才能反映同一时刻下不同部位的肌电特征，在肌电信号真实有效的情况下完成对肌电的分析。为了实现多通道肌电采集节点同步传输，所述局域网采用TCP网络构建，并保证不同节点的同步性，为此所述同步信号广播采用蓝牙广播同步信号，使不同的肌电采集节点同时接收同步信号后发送至上位机，实现远距离的多节点肌电信号采集。

为了分析sEMG特征，需要上位机配合实时显示及数据存储。本实施例中的上位机可实时显示及存储不同通道的肌电信号。具体地，上位机含有滤波、丢包信息、信号倍数放大、sEMG实时显示速度调整、数据存储等功能。

在一些实施例中，所述上位机内包含算法分析模型，所述算法分析模型用于提取所述肌电信号的特征，为了充分解析肌电信号，提取肌电特征包括峰值fz、均值jz、平均幅值pjfz、均方根jfg、方根幅值fgfz、俏度qd、裕度指标ydz、波形指标bxz、脉冲指标mcz、峰值指标ffz、峭度指标qdz、绝对功率特征AP；然后对提取的特征值进行分类并评估模型的性能，最终实现肌电信号的分析。例如，提取后的特征值采用'AdaBoost'、'Bagging'、'ExtraTrees'、'SVC'、'RF'、'DF'、'GBDT'共7种分类算法，模型通过计算准确率、精确度、召回率、F1分数、Roc曲线和混淆矩阵来评估模型的性能，最终实现肌电信号的分析。

为了解决有线肌电采集系统存在的技术问题，本实施例提供一种多导联肌电检测系统，实现不同部位肌电信号远距离同时监测，通过TCP网络使得几十个通道数检测成为可能，为多通道肌电检测提供了新的方法。

实施例2

一种多导联肌电检测方法，基于实施例1提供的多导联肌电检测系统，关于系统的详细描述，可以参照上述系统实施例中的对应描述，在此不再赘述。如图4所示，该方法包括以下步骤：

S1、广播同步信号，以使多通道肌电采集节点同时接收所述同步信号后通过局域网发送采集的肌电信号至上位机；

在一些实施例中，多通道肌电信号采集的关键之一在于不同通道的同步性，这样才能反映同一时刻下不同部位的肌电特征，在肌电信号真实有效的情况下完成对肌电的分析。为了实现多通道肌电采集节点同步传输，所述局域网采用TCP网络构建，并保证不同节点的同步性，为此所述同步信号广播采用蓝牙广播同步信号，使不同的肌电采集节点同时接收同步信号后发送至上位机，实现远距离的多节点肌电信号采集。

S2、实时显示及存储不同通道的肌电信号，以及对所述肌电信号进行处理及分析。

为了分析sEMG特征，需要上位机配合实时显示及数据存储。本实施例中的上位机可实时显示及存储不同通道的肌电信号。具体地，上位机含有滤波、丢包信息、信号倍数放大、sEMG实时显示速度调整、数据存储等功能。

在一些实施例中，所述上位机内包含算法分析模型，所述算法分析模型用于提取所述肌电信号的特征，为了充分解析肌电信号，提取肌电特征包括峰值fz、均值jz、平均幅值pjfz、均方根jfg、方根幅值fgfz、俏度qd、裕度指标ydz、波形指标bxz、脉冲指标mcz、峰值指标ffz、峭度指标qdz、绝对功率特征AP；然后对提取的特征值进行分类并评估模型的性能，最终实现肌电信号的分析。例如，提取后的特征值采用'AdaBoost'、'Bagging'、'ExtraTrees'、'SVC'、'RF'、'DF'、'GBDT'共7种分类算法，模型通过计算准确率、精确度、召回率、F1分数、Roc曲线和混淆矩阵来评估模型的性能，最终实现肌电信号的分析。

本实施例提供一种多导联肌电检测方法，能够实现多节点检测肌电信号，采用TCP网络、利用WIFI信号传输肌电信号同步至上位机，上位机实时显示肌电信号并完成存储，以及实现后续肌电评估。

实施例3

一种计算机设备，如图5所示，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现一种多导联肌电检测方法。关于方法的详细描述，可以参照上述方法实施例中的对应描述，在此不再赘述。

实施例4

一种计算机可读存储介质，如图6所示，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现一种多导联肌电检测方法。关于方法的详细描述，可以参照上述方法实施例中的对应描述，在此不再赘述。

这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本发明的说明的。对本发明的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

本说明书实施例提供的装置、电子设备、非易失性计算机存储介质与方法是对应的，因此，装置、电子设备、非易失性计算机存储介质也具有与对应方法类似的有益技术效果，由于上面已经对方法的有益技术效果进行了详细说明，因此，这里不再赘述对应装置、电子设备、非易失性计算机存储介质的有益技术效果。

本领域技术人员也知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现控制器以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得控制器以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器等的形式来实现相同功能。因此这种控制器可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种功能的装置也可以视为硬件部件内的结构。或者甚至，可以将用于实现各种功能的装置视为既可以是实现方法的软件单元又可以是硬件部件内的结构。

上述实施例阐明的系统、装置或单元，具体可以由计算机芯片或实体实现，或者由具有某种功能的产品来实现。为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种单元分别描述。当然，在实施本说明书一个或多个实施例时可以把各单元的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。

本领域内的技术人员应明白，本说明书实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本说明书实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本说明书实施例可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。

本说明书是参照根据本说明书实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序单元。一般地，程序单元包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践说明书，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序单元可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上所述仅为本说明书实施例而已，并不用于限制本说明书一个或多个实施例。对于本领域技术人员来说，本说明书一个或多个实施例可以有各种更改和变化。凡在本说明书一个或多个实施例的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本说明书一个或多个实施例的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种多导联肌电检测系统，其特征在于：包括多通道肌电采集节点、局域网、同步信号广播、上位机；其中，

所述肌电采集节点用于采集肌电信号；

所述局域网用于实现多通道肌电采集节点的同步传输；

所述同步信号广播用于使多通道肌电采集节点同时接收同步信号后发送至所述上位机；

所述上位机用于实时显示及存储不同通道的肌电信号，以及对所述肌电信号进行处理及分析。

2.如权利要求1所述的一种多导联肌电检测系统，其特征在于：所述肌电采集节点采用差分电极。

3.如权利要求2所述的一种多导联肌电检测系统，其特征在于：所述肌电采集节点包括运算放大器芯片、无源RC滤波电路、主控制器、无线通信模块、通用串行总线接口、同步信号接收模块，所述运算放大器芯片采用直流耦合收集所述肌电信号，通过所述运算放大器芯片外围电路的电阻匹配放大所述肌电信号，所述无源RC滤波电路用于所述肌电信号的模拟电路滤波，所述主控制器通过其内置的ADC模块进行数模转换实现肌电信号数字化，所述无线通信模块用于联入所述局域网并传输肌电信号，所述通用串行总线接口用于除肌电信号外的其他数据传输，以及网络配置与充电，所述同步信号接收模块用于接收所述同步信号。

4.如权利要求3所述的一种多导联肌电检测系统，其特征在于：所述肌电采集节点还预留底部焊盘及顶部导线焊接点，预留的底部焊盘用于焊接传感器，预留的顶部导线焊接点用于焊接传感器的导线。

5.如权利要求1所述的一种多导联肌电检测系统，其特征在于：所述局域网采用TCP网络，所述同步信号广播采用蓝牙广播同步信号。

6.如权利要求3所述的一种多导联肌电检测系统，其特征在于：所述无线通信模块采用WIFI模块。

7.如权利要求1所述的一种多导联肌电检测系统，其特征在于：所述上位机内包含算法分析模型，所述算法分析模型用于提取所述肌电信号的特征，对提取的特征值进行分类并评估模型的性能，最终实现肌电信号的分析。

8.一种多导联肌电检测方法，基于如权利要求1~7任一项所述的系统，其特征在于，包括以下步骤：

广播同步信号，以使多通道肌电采集节点同时接收所述同步信号后通过局域网发送采集的肌电信号至上位机；

实时显示及存储不同通道的肌电信号，以及对所述肌电信号进行处理及分析。

9.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求8所述的方法。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求8所述的方法。