本發(fā)明涉及一種沖擊波治療儀的控制系統(tǒng)，屬于康復治療醫(yī)療器械領域。

背景技術：

體外沖擊波是一種通過物理學機制介導的機械性脈沖壓強波，設備將產生的脈沖聲波轉換成精確的沖擊波，通過治療探頭的定位和移動，產生治療效果。

1986年首次進行了低能量沖擊波對傷口愈合的實驗，發(fā)現(xiàn)低能量的沖擊波對傷口的愈合有促進作用。隨后，沖擊波在肌肉組織損傷修復上的作用不斷被證明。這促進了沖擊波在肌肉組織修復上的應用。上世紀末，針對肌肉組織修復和骨科疾病的沖擊波治療儀被發(fā)明出來。近幾年，沖擊波治療在肌張力修復上得到了證實，因此沖擊波在肌肉組織修復的保守性治療上得到廣泛應用。

沖擊波治療過程中，可以促進治療區(qū)域的血管擴張，刺激血管新生、增加治療區(qū)域的血流量，改善治療區(qū)域的新陳代謝，影響肌肉細胞的活性，表現(xiàn)在肌肉張力的變化。沖擊波治療的周期長，治療持續(xù)時間久，長期對治療區(qū)域的沖擊波刺激，對肌肉組織張力的影響較大。而這一影響因素主要與沖擊波釋放的頻率和強度有關，合適的沖擊波頻率和強度對肌肉組織張力起改善作用。部分沖擊波治療過程需要局部麻醉，患者對治療區(qū)域的敏感性下降，忽視治療區(qū)域肌肉組織張力的變化會產生沖擊波治療的后遺癥。因此，需要對治療過程中患者治療區(qū)域的肌肉張力進行檢測。

目前，沖擊波治療儀只能夠在醫(yī)生設置的頻率和強度下工作，整個治療過程中沖擊波釋放的頻率和強度是不變的，并且缺少治療過程中對肌肉張力的評估。因此需要提出一種方案來解決這個問題。

技術實現(xiàn)要素：

針對上述現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種反饋式沖擊波治療儀控制系統(tǒng)，能夠在沖擊波治療儀使用過程中對患者治療區(qū)域的肌肉張力進行檢測，并且根據檢測結果，分析和調節(jié)沖擊波發(fā)射頻率和強度。

本發(fā)明解決上述技術問題所采取的技術方案是：本發(fā)明反饋式沖擊波治療儀控制系統(tǒng)包括人機交互系統(tǒng)、數據傳輸模塊、病歷數據庫、處方數據庫、沖擊波控制模塊、沖擊波發(fā)生器和反饋調節(jié)模塊，所述人機交互系統(tǒng)分別與病歷數據庫、處方數據庫、數據傳輸模塊相連接，所述沖擊波控制模塊分別與數據傳輸模塊、沖擊波發(fā)生器、反饋調節(jié)模塊相連接；所述反饋調節(jié)模塊能夠對沖擊波治療區(qū)域的肌肉組織張力進行檢測，沖擊波控制模塊能夠根據反饋調節(jié)模塊對肌肉組織張力的檢測值調節(jié)沖擊波發(fā)生器所需的氣源的釋放強度和釋放頻率并向沖擊波發(fā)生器提供氣源。

進一步地，本發(fā)明所述反饋調節(jié)模塊包括肌肉張力測量模塊、脈沖發(fā)生器、信號采集處理模塊、A/D轉換模塊和數據預處理模塊，所述肌肉張力測量模塊分別與信號采集處理模塊和脈沖發(fā)生器連接，所述信號采集處理模塊與A/D轉換模塊相連接，所述A/D轉換模塊與數據預處理模塊相連接；所述脈沖發(fā)生器、數據預處理模塊分別與所述沖擊波控制模塊連接。

進一步地，本發(fā)明所述沖擊波控制模塊包括微控制器、氣壓檢測控制模塊、空氣壓縮機、電磁氣閥和電磁氣閥控制器，所述微控制器與氣壓檢測控制模塊相連，所述氣壓監(jiān)測控制模塊與空氣壓縮機相連，所述空氣壓縮機與電磁氣閥相連，所述電磁氣閥與電磁氣閥控制器相連，所述電磁氣閥控制器與微控制器相連，所述微控制器與反饋調節(jié)模塊相連，所述空氣壓縮機與沖擊波發(fā)生器相連。

進一步地，本發(fā)明所述沖擊波控制模塊包括微控制器、氣壓檢測控制模塊、空氣壓縮機、電磁氣閥和電磁氣閥控制器，所述微控制器與氣壓檢測控制模塊相連，所述氣壓監(jiān)測控制模塊與空氣壓縮機相連，所述空氣壓縮機與電磁氣閥相連，所述電磁氣閥與電磁氣閥控制器相連，所述電磁氣閥控制器與微控制器相連，微控制器分別與脈沖發(fā)生器、數據預處理模塊相連接，所述空氣壓縮機與沖擊波發(fā)生器相連。

進一步地，本發(fā)明所述肌肉張力測量模塊包括筒狀外殼、電磁線圈、磁性金屬桿、位移傳感器、壓力傳感器和觸力傳感器；所述外殼的內壁朝徑向設有第一隔板和第二隔板，所述外殼的內壁沿軸向設有導軌，所述電磁線圈套在磁性金屬桿外，磁性金屬桿固定于導軌上，所述壓力傳感器的一個作用面與電磁線圈的前端端面固定連接并相互接觸，所述壓力傳感器的另一個作用面與第一隔板固定在一起并相互接觸，所述位移傳感器與磁性金屬桿的前端端面通過拉桿固定連接，所述觸力傳感器的一個作用面與磁性金屬桿的前端端面接觸，觸力傳感器的另一個作用面與第二隔板固定在一起并相互接觸，所述電磁線圈與脈沖發(fā)生器相連接，所述位移傳感器、壓力傳感器和觸力傳感器分別與信號采集處理模塊相連接。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是：

（1）本發(fā)明沖擊波治療儀在治療過程中能夠對患者治療區(qū)域的肌肉張力進行檢測。（2）利用本發(fā)明檢測到的肌肉組織張力，可以作為沖擊波控制模塊對沖擊波發(fā)射頻率和強度的參考量，實現(xiàn)沖擊波的釋放頻率和強度的控制，使得當治療過程中，肌肉張力發(fā)生變化時，相應地調節(jié)沖擊波釋放的頻率和強度，使整個治療過程更加智能和安全。（3）在整個治療的過程中，人機交互系統(tǒng)會將檢測到的肌肉張力值和施加的沖擊波頻率和強度繪制成曲線顯示出來，便于醫(yī)生觀察整個治療過程的參數變化，并存檔可作為后面診斷的依據。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的反饋式沖擊波治療儀控制系統(tǒng)的整體結構框圖；

圖2為本發(fā)明的沖擊波控制模塊的一種實施方式的結構框圖；

圖3為本發(fā)明的反饋調節(jié)模塊的一種實施方式的結構框圖；

圖4為本發(fā)明的肌肉張力測量模塊的一種實施方式的結構剖視圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發(fā)明作詳細的說明。

如圖1所示，本發(fā)明反饋式沖擊波治療儀控制系統(tǒng)包括人機交互系統(tǒng)1、病歷數據庫2、處方數據庫3、數據傳輸模塊4、沖擊波控制模塊5、沖擊波發(fā)生器6和反饋調節(jié)模塊7。人機交互系統(tǒng)1分別與病歷數據庫2和處方數據庫3相連接，人機交互系統(tǒng)1與數據傳輸模塊4相連接，數據傳輸模塊4與沖擊波控制模塊5相連接，沖擊波控制模塊5與沖擊波發(fā)生器6相連接，沖擊波控制模塊5與反饋調節(jié)模塊7相連接。人機交互系統(tǒng)1能夠顯示系統(tǒng)的狀態(tài)，用于用戶設置系統(tǒng)參數和病人參數。具體是：在系統(tǒng)啟動時，人機交互系統(tǒng)能夠顯示系統(tǒng)狀態(tài)，人機交互系統(tǒng)設有供用戶使用的操作界面。在該操作界面，用戶能夠錄入病人信息，設置治療參數，并提供開始、暫停和停止的操作按鍵。病歷數據庫2記錄病人的病歷信息，可以被人機交互系統(tǒng)1訪問、修改、存儲。處方數據庫3記錄著沖擊波治療的治療方案，可以被人機交互系統(tǒng)1訪問、修改、存儲。數據傳輸模塊4用于人機交互系統(tǒng)1和沖擊波控制模塊5間的信息的傳輸。

如圖3所示，反饋調節(jié)模塊7能夠實現(xiàn)對沖擊波治療區(qū)域的肌肉組織張力的檢測。反饋調節(jié)模塊包括肌肉張力測量模塊16、脈沖發(fā)生器17、信號采集處理模塊15、A/D轉換模塊14和數據預處理模塊13。其中，肌肉張力測量模塊16分別與信號采集處理模塊15和脈沖發(fā)生器17連接，信號采集處理模塊15與A/D轉換模塊14相連接，A/D轉換模塊14與數據預處理模塊13相連接，脈沖發(fā)生器17與沖擊波控制模塊5的微控制器8相連接，數據預處理模塊13與微控制器8相連接。脈沖發(fā)生器17受沖擊波控制模塊5中的微控制器8控制。脈沖發(fā)生器17能夠向肌肉張力測量模塊16發(fā)射寬度為一毫秒的脈沖信號。肌肉張力測量模塊16在該脈沖信號作用下，開始對肌肉組織張力的進行測量。信號采集處理模塊15對肌肉張力測量模塊16的初始測量信號進行采集，信號采集處理模塊15對采集到的肌肉張力的初始測量值信號進行初步處理，實現(xiàn)信號的濾波、放大。信號采集處理模塊15將處理后的信號傳輸到A/D轉換模塊14，A/D轉換模塊14接收信號采集處理模塊15處理過的信號，將該信號由模擬信號轉換成數字信號，并將數字信號傳輸到數據預處理模塊13。數據預處理模塊13能夠檢測所接收的數據異常情況，具體是：通過判斷數據是否在有效范圍內進行篩選，不在有效范圍內為異常數據，并能夠去除較大偏差數據，優(yōu)化數據的有效性，并將處理后的數據傳送到微控制器8。

如圖4所示，本發(fā)明的肌肉張力測量模塊16可包括筒狀外殼25、電磁線圈18、磁性金屬桿19、位移傳感器21、壓力傳感器22和觸力傳感器20。如圖4所示，外殼25的內壁朝徑向設有第一隔板26和第二隔板27，外殼25的內壁沿軸向設有導軌24。電磁線圈18套在磁性金屬桿19外，磁性金屬桿19安裝在導軌24上，磁性金屬桿19可沿導軌24朝外殼25的軸向作往復直線運動。磁性金屬桿19的末端伸出到外殼25外面。壓力傳感器22有兩個作用面。電磁線圈18的前端端面與壓力傳感器22一個作用面固定連接并接觸，壓力傳感器22的另一個作用面與隔板26固定連接并接觸。位移傳感器21與磁性金屬桿19的前端端面通過一個拉桿23固定連接。觸力傳感器20也有兩個作用面。觸力傳感器20的一個作用面與磁性金屬桿19的前端端面接觸不固定，觸力傳感器20的另一個作用面與隔板27固定連接并接觸。觸力傳感器20、位移傳感器21和壓力傳感器22分別與信號采集處理模塊15相連。脈沖發(fā)生器17將微弱脈沖信號作用于電磁線圈18上，電磁線圈18產生變化磁場，與磁性金屬桿19之間產生一個互斥的力，在該力的作用下，電磁線圈18擠壓壓力傳感器22，磁性金屬桿19相對于電磁線圈18產生一定位移，此時觸力傳感器20與磁性金屬桿19分離，磁性金屬桿19的末端作用于患者治療區(qū)域。由牛頓第三定律可知，壓力傳感器22測得磁性金屬桿19作用于人體的壓力F1，磁性金屬桿19作用于人體肌肉組織后，反彈回來擠壓觸力傳感器20，觸力傳感器20測得患者肌肉組織的反彈力F2，同時位移傳感器21（可選用電位型位移傳感器、電感型位移傳感器等）測量磁性金屬桿19的位移量S。由作用于人體的壓力F1和磁性金屬桿的位移量S，模擬觸診方法來判斷肌肉硬度的方法，在相等壓力F1的作用下，位移量S的大小與肌肉硬度成正相關，位移量S越大肌肉硬度值越小，反之亦然。而由壓力F1和肌肉組織的反彈力F2，可以計算肌肉的彈性值，反彈力F2的大小與肌肉的反彈力成正相關，在相等壓力F1作用下，反彈力F2越大肌肉組織的反彈力越大，反之亦然。肌肉硬度值和肌肉的反彈力是肌肉組織張力的主要參數，肌肉張力過小，表現(xiàn)在肌肉硬度值偏低，肌肉反彈力較?。患∪鈴埩哼M，表現(xiàn)在肌肉硬度值偏高，肌肉反彈力較大。由這三個傳感器測量得到的值，經過計算評估，可以得到一個肌肉張力值?？梢姡景l(fā)明通過脈沖發(fā)生器發(fā)射脈沖信號到電磁線圈，電磁線圈在脈沖信號的作用下產生一個變化的電磁場，變化電磁場與磁性金屬桿之間產生一個作用力和反作用力，與磁性金屬桿連接的觸力傳感器作用于人體，此時觸力傳感器器檢測到人體的一個反彈力，位移傳感器檢測磁性金屬桿的位移量，壓力傳感器檢測到人體受到的作用力，這三個傳感器檢測的信號經過處理計算后得到人體肌肉組織張力值，由于采用一毫秒作用的脈沖信號，三個傳感器的即時檢測，使得整個測量時間在很短的時間完成，實現(xiàn)了沖擊波治療儀對患者的肌肉組織張力的檢測功能。

如圖2所示，沖擊波控制模塊包括微控制器8、氣壓監(jiān)測模塊9、空氣壓縮機10、電磁氣閥11和電磁氣閥控制器12。微控制器8與氣壓檢測控制模塊9相連接，氣壓監(jiān)測控制模塊9與空氣壓縮機10相連，空氣壓縮機10與電磁氣閥11相連，電磁氣閥11與電磁氣閥控制器12相連，電磁氣閥控制器12與微控制器8相連。

沖擊波控制模塊5與反饋調節(jié)模塊7的連接方式是：沖擊波控制模塊5中的微控制器8分別與反饋調節(jié)模塊7中的脈沖發(fā)生器17和數據預處理模塊13連接，微控制器8通過向脈沖發(fā)生器17發(fā)射控制信號，來控制脈沖發(fā)生器17的工作狀態(tài)。數據預處理模塊13能夠將反饋調節(jié)模塊7測量的數據發(fā)送到微控制器8。微控制器8向反饋調節(jié)模塊7中的脈沖發(fā)生器17發(fā)射一個開始信號后，反饋調節(jié)模塊7開始工作。脈沖發(fā)生器17能夠向肌肉張力測量模塊16發(fā)射寬度為一毫秒的脈沖信號。肌肉張力測量模塊16在該脈沖信號作用下，開始對肌肉組織張力的進行測量。脈沖發(fā)生器17將微弱脈沖信號作用于電磁線圈18上，電磁線圈18產生變化磁場，與磁性金屬桿19之間產生一個互斥的力，在該力的作用下，電磁線圈18擠壓壓力傳感器22，磁性金屬桿19相對于電磁線圈18產生一定位移，此時觸力傳感器20與磁性金屬桿19分離，磁性金屬桿19的末端作用于患者治療區(qū)域。根據牛頓第三定律，壓力傳感器22測得磁性金屬桿19作用于人體的壓力F1，磁性金屬桿19作用于人體肌肉組織后，反彈回來擠壓觸力傳感器20，觸力傳感器20測得患者肌肉組織的反彈力F2，同時位移傳感器21（可用電位型位移傳感器、電感型位移傳感器實現(xiàn)）測量磁性金屬桿19的位移量S。信號采集處理模塊15對肌肉張力測量模塊16的初始測量信號進行采集，這些初始測量信號分別為作用于人體的壓力F1、肌肉組織的反彈力F2和磁性金屬桿19的位移量S。信號采集處理模塊15對采集到的肌肉張力的初始測量值信號進行初步處理，實現(xiàn)信號的濾波、放大。信號采集處理模塊15將處理后的信號傳輸到A/D轉換模塊14，A/D轉換模塊14接收信號采集處理模塊15處理過的信號，將該信號由模擬信號轉換成數字信號，并將數字信號傳輸到數據預處理模塊13。數據預處理模塊13能夠檢測所接收的數據異常情況，具體是：通過判斷數據是否在有效范圍內進行篩選，不在有效范圍內為異常數據，并能夠去除較大偏差數據，優(yōu)化數據的有效性，并將處理后的數據傳送到微控制器8。數據預處理模塊13向微控制器8發(fā)送測量的數據后，反饋調節(jié)模塊7結束工作。

微控制器8通過反饋調節(jié)模塊7測量的數據來計算患者治療區(qū)域的肌肉張力。具體是：由作用于人體的壓力F1和磁性金屬桿的位移量S，模擬觸診方法來判斷肌肉硬度的方法，在相等壓力F1的作用下，位移量S的大小與肌肉硬度成正相關，位移量S越大肌肉硬度值越小，反之亦然。而由壓力F1和肌肉組織的反彈力F2，可以計算肌肉的彈性值，反彈力F2的大小與肌肉的反彈力成正相關，在相等壓力F1作用下，反彈力F2越大肌肉組織的反彈力越大，反之亦然。肌肉硬度值和肌肉的反彈力是肌肉組織張力的主要參數，肌肉張力過小，表現(xiàn)在肌肉硬度值偏低，肌肉反彈力較小；肌肉張力亢進，表現(xiàn)在肌肉硬度值偏高，肌肉反彈力較大。由這三個傳感器測量得到的值，經過計算評估，可以得到一個肌肉張力值。

微控制器8通過數據傳輸模塊4向人機交互系統(tǒng)1請求獲得患者的病歷信息和處方信息，人機交互系統(tǒng)1得到請求信號后訪問病歷數據庫2和處方數據庫3，并獲得患者的病歷信息和處方信息，由數據傳輸模塊4發(fā)送到微控制器8。根據反饋調節(jié)模塊7測量的肌肉張力數據、患者的病歷信息和處方信息，微控制器8調節(jié)空氣壓縮機10內氣源的壓強和空氣壓縮機10釋放氣源的頻率來調節(jié)沖擊波發(fā)生器6釋放沖擊波的強度和頻率。具體是：微控制器8能夠接收氣壓檢測控制模塊9傳輸過來的信號，該信號為空氣壓縮機10中壓縮空氣的壓強；并且，微控制器8能夠給氣壓檢測控制模塊9發(fā)射控制信號，該控制信號用于控制氣體壓縮機10的進氣量來控制壓縮空氣的壓強；同時氣壓檢測控制模塊9控制著空氣壓縮機10的工作開始、停止。另外，氣壓檢測控制模塊9能夠檢測空氣壓縮機10內部空氣的壓強和空氣壓縮機10的工作狀態(tài)。另一方面，微控制器8能夠將沖擊波釋放的頻率信號傳輸到電磁氣閥控制器12，電磁氣閥控制器12根據微控制器8發(fā)送的頻率信號，向電磁氣閥11發(fā)送該頻率的脈沖信號，該脈沖信號作用于電磁氣閥11，脈沖信號使電磁氣閥11的處于開關工作狀態(tài)，電磁氣閥11的開關控制空氣壓縮機10向沖擊波發(fā)生器6提供氣源的開始和停止，實現(xiàn)對沖擊波發(fā)射頻率的控制。

由上可見，利用本發(fā)明檢測到的肌肉組織張力，可以作為沖擊波控制模塊對沖擊波發(fā)射頻率和強度的參考量，沖擊波控制模塊一方面通過人機交互系統(tǒng)訪問病歷數據庫和處方數據庫，結合肌肉組織張力計算出需要釋放的沖擊波頻率和強度，沖擊波控制模塊通過提供給沖擊波發(fā)生器一定頻率和一定壓強的壓縮空氣，來實現(xiàn)沖擊波的釋放頻率和強度的控制，以上使得當治療過程中，肌肉張力發(fā)生變化時，相應地調節(jié)沖擊波釋放的頻率和強度，使整個治療過程更加智能和安全。