1.本发明属于医疗器械技术领域，尤其涉及盆底训练装置及训练方法。
背景技术：2.盆底功能障碍主要指由于女性或男性盆底的组成结构如肌肉、筋膜、韧带薄弱或损伤导致的功能障碍。
3.针对该障碍，电刺激和生物反馈是常见的物理训练手段，电刺激主要是通过低频脉冲电流来促进肌肉功能的恢复，生物反馈是通过主动训练的方法来加强大脑对于盆底肌的控制。但是，目前的盆底训练主要关注的还是对盆底肌肉层面的训练，却忽略了很多盆底功能障碍的发生和发展都与用户的心理状况密切相关。心率变异性(hrv)是指逐次心跳周期差异的变化情况，心搏间期的差异是由窦房结发出的冲动决定的，而窦房结发出冲动又是由交感神经活性和副交感神经系统活性共同决定的，所以hrv是反映自主神经系统活性及平衡程度的指标。
4.国内外很多文献报道了心率变异性hrv和盆底功能障碍的关联性，其中尤其针对男性或女性的盆底痛、便秘、肠易激综合征、性功能障碍相关性较大。但目前心率变异性hrv的应用多集中在精神科、心理科，用来评定用户的精神状态，而未有现有技术将心率变异性结合盆底训练进行应用，来从多个维度对用户的盆底功能障碍进行辅助训练。
技术实现要素：5.发明目的：针对以上缺点，本发明提供一种基于心率变异性生物反馈训练的盆底训练装置，目的是将心率变异性结合盆底训练进行结合以对用户提供盆底训练更多样化的判断因素。
6.本发明同时提供一种基于心率变异性生物反馈训练方法，同样实现上述目的。
7.技术方案：为解决上述问题，本发明基于心率变异性生物反馈训练的盆底训练装置可采用以下技术方案：
8.一种基于心率变异性生物反馈训练的盆底训练装置，包括：主机控制模块、心电信号采集模块、心电信号分析模块、生物反馈电刺激模块、呼吸放松模块、腔内电极、体表电极；
9.其中心电信号采集模块包含生物信号传感器和数字信号处理单元；
10.心电信号采集模块用于采集原始肌电数据；
11.心电信号分析模块用来对采集到的心电信号进行时域分析和频域分析，以得到时域分析参数和/或频域分析参数；
12.主机控制模块用于根据时域分析参数和/或频域分析参数得到分析结果；
13.生物反馈电刺激模块、呼吸放松模块、腔内电极、体表电极用以执行训练方案。
14.进一步的，心电信号采集模块包括：生物信号传感器，用于采集原始心电生物信
号；数字信号处理单元，用于将原始心电生物信号转换为数字信号；无线通讯单元，用于将数字信号传输至心电信号分析模块。
15.进一步的，所述时域分析的分析指标包括：正常心搏期间的标准差、平均正常心搏期间的标准差、连续正常心搏期间均方差的平方根；频域分析的分析指标包括：高频，频率范围：0.15-4hz；低频，频率范围0.04-0.15hz；极低频，频率范围：0.005-0.04hz；总功率；低频和高频比值。
16.进一步的，主机控制模块通发送指令给生物反馈电刺激模块并通过腔内电极和体表电极对用户进行放松训练；呼吸放松模块用以监测用户呼吸。
17.进一步的，还包括肌电生物放大器及滤波器；肌电生物放大器对腔内电极采集到的肌电信号进行放大处理，滤波器对于放大后的信号进行滤波后将信号传输给主机控制模块。
18.进一步的，心电信号分析模块中分析完成的心电数据通过无线蓝牙传输模块传输至主机控制模块。
19.进一步的，心电信号采集某块包括手环、心电图ecg传感器、光体积扫描 ppg传感器中的至少一种；采集方式包括心电图、脉搏波。
20.进一步的，呼吸放松模块包括头戴式vr眼镜，信号处理模块、无线传输模块，无线传输模块连接主机控制模块，控制模块传输指令给信号处理模块控制头戴式vr眼镜显示画面。
21.有益效果：
22.本发明提供的基于心率变异性生物反馈训练的盆底训练装置将心率变异性 hrv和盆底训练相关联，通过对心电信号的时域分析参数和/或频域分析参数对应训练方案，以提供给用户更加准确的盆底训练效果。该盆底训练通过生物反馈电刺激模块、呼吸放松模块、腔内电极、体表电极实现。
23.本发明提供的基于心率变异性生物反馈训练的盆底训练方法可采用以下技术方案：
24.一种基于心率变异性生物反馈训练的盆底训练方法，包括以下步骤：
25.(1)采集用户原始心电生物信号，将原始心电生物信号转换为数字信号，然后对数字信号中的噪声进行数字滤波去噪处理；
26.(2)根据原始心电数据计算心率变异性数据，得到时域分析参数和/或频域分析参数；
27.(3)根据时域分析参数和/或频域分析参数给用户推送训练方案；
28.(4)通过呼吸放松模块和/或生物刺激反馈模块对用户进行训练；生物刺激反馈模块包括腔内电极和体表电极。
29.进一步的，盆底训练方法，步骤(3)中，包括以下子步骤：
30.(3.1)通过用户的心率变异性数据所处的范围，和正常值进行对比，并推送方案；
31.(3.2)选择利用频域指标或时域指标进行训练方案推荐；
32.(3.3)无论是频域指标或者时域指标，若在正常范围内，则利用生物电刺激某块进行训练；在异常范围内，用呼吸放松模块进行训练。
附图说明
33.图1为为本发明实施例提供的心率变异性生物反馈训练的盆底训练装置的结构框图。
34.图2为本发明实施例提供的心率变异性生物反馈训练的盆底训练装置的工作流程图。
35.图3为本发明实施例提供的训练模块的应用的流程图。图4为呼吸放松模块的结构示意图。
具体实施方式
36.以下结合附图对本发明的具体实施方式进行说明。
37.实施例一
38.本实施例提供一种基于心率变异性的盆底训练装置。
39.图1示出了本实施例提供的基于心率变异性的盆底训练装置的优选结构，
40.图2示出了本实施例提供的心率变异性的盆底训练装置的工作流程图。如图所示，该装置包括：主机控制模块100、心电信号采集模块101、心电信号分析模块102、肌电生物放大器103、滤波器104、、生物反馈电刺激模块105、呼吸放松模块106、腔内电极107、体表电极108、心电信号采集模块100和可移动终端200。其中，心电信号采集模块101可以为手环或其他可佩带于用户身上的结构例如便携式心电图机、光感设备，从而采集用户的原始心电数据。采集手段包括但不限心电图采集、脉搏波采集。心电图可直接采集用户心跳数据，光感设备可通过光线照射皮肤表面后，检测用户血管中血流容积变化引起的皮肤表面光强变化信息，进一步根据光强变化信息计算脉搏波信号。心电信号分析模块102原始心电数据进行处理，从而得到心率变异性数据，并对心率变异性数据的时域参数和/或频域参数进行分析，从而得到时域分析参数和/或频域分析参数。
41.心电信号采集模块101包括：生物信号传感器201和数字信号处理单元 202。其中，生物信号传感器201用于感应并收集用户的原始心电数据，并将原始心电数据传输至数字信号处理单元202。数字信号处理单元202接收原始心电数据并对其进行a/d转换，从而将原始心电生物信号转换为数字信号，并对数字信号中的噪声进行数字滤波去噪处理，从而得到r波明显、较低噪声的心电数据。然后将信号传输到心电信号分析模块102进行分析。
42.需要说明的是，心电信号采集的过程受到很多外在因素的干扰，比如采集的时间，采集期间用户的状态和动作，采集的姿势等等。为了避免上述因素的影响，也确保指标的统一性，一个优选的实施方式中对采集时间、采集体位做统一标准，即要求用户在安静状态下，躺位采集5min的心电信号。为了保证数据的精准，选取后3min的心电数据进行分析。
43.心电信号分析模块102可以包括：心率变异性数据时域分析单元301和心率变异性数据频域分析单元302。其中，心电信号分析模块102接收心电信号采集模块101经降噪处理后的原始心电数据，并对该原始心电数据的相邻r波之间的时间长度进行逐个计算，并形成rr间期序列，rr间期序列为心率变异性数据时域分析单元301和心率变异性数据频域分析单元302进行心率变异性数据数据分析奠定了基础。心率变异性数据时域分析单元301对rr间期序列的数值按统计学分析，从而得出一系列时域分析参数。具体的，时域参数包括：sdnn、sdann、rmssd；心率变异性数据频域分析单元302对rr间期序列运用快速傅里叶转换，
将随时间变化的rr间期序列转换为频谱，并计算功率谱密度，然后分成不同频率区间，并计算得出各频段对应的功率值，从而获得频域分析参数。具体的，频域参数包括：hf(高频，频率范围：0.15-4hz)；lf (低频，频率范围0.04-0.15hz)；vlf(极低频，频率范围：0.005-0.04hz)；tp (总功率)。
44.心电信号分析模块102通过时域分析单元301和心率变异性数据频域分析单元302分析的数据通过无线蓝牙模块203传输给主机控制模块1。主机控制模块1通过对频域数据和时域数据的分析，确定用户目前精神状态。具体的，主机控制模块1中包含正常人群的心率变异性频域指标和时域指标范围，可自动对传输过来的用户的心率变异性数据进行对比分析。表格一和表格二为常用的频域指标和时域指标的参数。
45.表格一
[0046][0047]
表格二
[0048][0049]
主机控制模块100通过生物刺激反馈模块105和呼吸放松模块106给用户进行训练。具体的，在主机控制模块100可选择通过频域指标或时域指标推送方案。频域指标方案推荐如下：lf/hf小于0.5，推送通过生物刺激反馈模块 105进行训练；lf/hf大于2，推送通过呼吸放松模块106进行训练；lf/hf在 0.5-2之间，系统推送生物刺激反馈模块105联合呼吸放松模块106进行训练。时域指标方案推荐如下：可任选sdnn、sdann、rmssd三个指标中的任何一个作为基准值，例如选rmssd，计算如下：正常人群的rmssd-用户的rmssd/ 用户的rmssd＞30％，则推送通过呼吸放松模块106进行训练；正常人群的 rmssd-用户的rmssd/用户的rmssd＜30％，则推送生物刺激反馈模块105进行训练。
[0050]
生物刺激反馈模块105通过107腔内电极和108体表电极给用户进行训练。训练模式包括肌力协调性训练、耐力训练、放松训练等。训练期间，107 腔内电极和108体表电极会实时监测用户的表面肌电信号，并通过肌电生物放大器103，滤波器104传输给主机控制模块1，主机控制模块1根据用户的训练效果自动调整训练模式的难度。
[0051]
生物电刺激模块105通过腔内电极107主要进行肌力的训练，包括kegel 训练、电刺激等模式。电刺激促进肌肉的收缩和血液循环，kegel训练加强大脑对于肌肉的控制程
度。生物电刺激模块105通过体表电极108主要进行动画或音乐放松训练，体表电极贴于用户的肩颈部、大腿内收肌、臀大肌处，在训练期间，尽可能保持上述该肌肉群放松，同时体表电极108也会实时检测上述肌群的肌电信号，当肌电信号小于阈值的时候，动画和音乐会持续播放；当肌电信号大于阈值的时候，动画和音乐会停止，提示用户此时肌肉紧张，需要进一步放松。
[0052]
呼吸放松模块106包含该装置包括头戴式vr眼镜401，信号处理模块 402、无线传输模块403，呼吸监测模块404，无线传输模块403连接主机控制模块100，控制模块100可传输指令给信号处理模块402，进一步控制401显示不同难度和目标的画面。呼吸监测模块404内置呼吸频率传感器，可监测患的呼吸频率，即每次呼气的时间和吸气的时间，在训练期间给予用户提示。
[0053]
呼吸是人体内唯一一个把交感神经和副交感神经连通的部分，既可以交感神经控制的时候使用，也可在副交感神经控制的时候使用。
[0054]
以呼吸共振频率呼吸时，心率变异性最大。根据共振模型，心血管共振(即高心脏相干性)需要慢节奏的呼吸，大约每分钟6个呼吸周期(即0.1hz)，这代表身体的共振频率。用户可以根据头戴式vr眼镜401显示的指导视频动画进行呼吸调整，实现压力减缓呼吸训练功能。具体的，视频动画可选择，包括自然风景：夜幕星空、沙滩大海、高山流水等。用户训练期间，通过头戴式vr 眼镜401完全沉浸与训练画面，感受画面和声音带来的放松感觉，同时调整自己的呼吸频率，心电信号采集模块101会实时监测用户的心电数据，心电信号分析模块102会计算出用户的心率变异性数据，同时会生成一个放松指数，放松指数和频域指标及时域指标密切相关，放松指数越大，代表用户越放松；放松指数越小，代表用户越紧张。用户可根据放松指数的大小调整自己的呼吸频率，当放松指数达到正常水平的时候，呼吸监测模块404会提示用户按照此呼吸频率保持训练，此频率即为呼吸共振频率。
[0055]
实施例二
[0056]
本实施例提供一种基于心率变异性的盆底训练方法。
[0057]
参见图2，图2为本实施例提供的身心状况分析方法的流程图。如图所示，该方法包括如下步骤：
[0058]
步骤s110，获取原始心电数据。
[0059]
具体地，首先采集用户原始心电生物信号，再对其进行a/d转换，从而将原始心电生物信号转换为数字信号，然后对数字信号中的噪声进行数字滤波去噪处理，从而得到r波明显、较低噪声的心电数据。
[0060]
步骤s120，根据原始心电数据计算心率变异性数据，得到时域分析参数和 /或频域分析参数。
[0061]
步骤s130，根据时域分析参数和/或频域分析参数给用户推送训练方案
[0062]
步骤s140，通过不用模块进行训练，训练期间可实时监测训练参数，调节训练
[0063]
参见图3，图3为本实施例提供的基于心率变异性的盆底训练方法中，步骤s130的流程图。如图所示，该步骤包括：
[0064]
子步骤s210，主机控制模块自动判定用户的心率变异性数据所处的范围，和正常值进行对比，并推送方案
[0065]
子步骤s220,选择利用频域指标或时域指标进行训练方案推荐
[0066]
子步骤s230,无论是频域指标或者时域指标，若在正常范围内，则利用生物电刺激某块进行训练；在异常范围内，用呼吸放松模块进行训练。
[0067]
本发明具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。
技术特征：1.一种基于心率变异性生物反馈训练的盆底训练装置，其特征在于，包括：主机控制模块(100)、心电信号采集模块(101)、心电信号分析模块(102)、生物反馈电刺激模块(105)、呼吸放松模块(106)、腔内电极(107)、体表电极(108)；其中心电信号采集模块包含生物信号传感器(201)和数字信号处理单元(202)；心电信号采集模块用于采集原始肌电数据；心电信号分析模块用来对采集到的心电信号进行时域分析和频域分析，以得到时域分析参数和/或频域分析参数；主机控制模块(100)用于根据时域分析参数和/或频域分析参数得到分析结果并控制通过生物刺激反馈模块(105)、呼吸放松模块(106)、腔内电极(107)、体表电极(108)进行训练；生物反馈电刺激模块(105)、呼吸放松模块(106)、腔内电极(107)、体表电极(108)用以执行训练方案。2.根据权利要求1所述的盆底训练装置，其特征在于，心电信号采集模块(101)包括：生物信号传感器(201)，用于采集原始心电生物信号；数字信号处理单元(202)，用于将原始心电生物信号转换为数字信号；无线通讯单元(203)，用于将数字信号传输至心电信号分析模块。3.根据权利要求1或2所述的盆底训练装置，其特征在于，所述时域分析的分析指标包括：正常心搏期间的标准差、平均正常心搏期间的标准差、连续正常心搏期间均方差的平方根；频域分析的分析指标包括：高频，频率范围：0.15-4hz；低频，频率范围0.04-0.15hz；极低频，频率范围：0.005-0.04hz；总功率；低频和高频比值。4.根据权利要求3所述的盆底训练装置，其特征在于，主机控制模块(100)通发送指令给生物反馈电刺激模块(105)并通过腔内电极(107)和体表电极(108)对用户进行放松训练；呼吸放松模块(106)用以监测用户呼吸。5.根据权利要求1所述的盆底训练装置，其特征在于，还包括肌电生物放大器(103)及滤波器(104)；肌电生物放大器(103)对腔内电极(107)采集到的肌电信号进行放大处理，滤波器(104)对于放大后的信号进行滤波后将信号传输给主机控制模块(100)。6.根据权利要求1所述的盆底训练装置，其特征在于，心电信号分析模块(102)中分析完成的心电数据通过无线蓝牙传输模块(203)传输至主机控制模块(100)。7.根据权利要求6所述的盆底训练装置，其特征在于，心电信号采集某块包括手环、心电图ecg传感器、光体积扫描ppg传感器中的至少一种；采集方式包括心电图、脉搏波。8.根据权利要求4所述的盆底训练装置，其特征在于，呼吸放松模块(106)包括头戴式vr眼镜(301)，信号处理模块(302)、无线传输模块(303)，无线传输模块(303)连接主机控制模块(100)，控制模块(100)传输指令给信号处理模块(302)控制头戴式vr眼镜(301)显示画面。9.一种基于心率变异性生物反馈训练的盆底训练方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)采集用户原始心电生物信号，将原始心电生物信号转换为数字信号，然后对数字信号中的噪声进行数字滤波去噪处理；(2)根据原始心电数据计算心率变异性数据，得到时域分析参数和/或频域分析参数；(3)根据时域分析参数和/或频域分析参数给用户推送训练方案；
(4)通过呼吸放松模块和/或生物刺激反馈模块对用户进行训练；生物刺激反馈模块包括腔内电极和体表电极。10.根据权利要求9所述的盆底训练方法，其特征在于，盆底训练方法，步骤(3)中，包括以下子步骤：(3.1)通过用户的心率变异性数据所处的范围，和正常值进行对比，并推送方案；(3.2)选择利用频域指标或时域指标进行训练方案推荐；(3.3)无论是频域指标或者时域指标，若在正常范围内，则利用生物电刺激某块进行训练；在异常范围内，用呼吸放松模块进行训练。
技术总结本发明公开了一种基于心率变异性生物反馈训练的盆底训练装置及训练方法，本发明提供的基于心率变异性生物反馈训练的盆底训练装置包括主机控制模块、心电信号采集模块、心电信号分析模块、生物反馈电刺激模块、呼吸放松模块；将心率变异性HRV和盆底训练相关联，通过对心电信号的时域分析参数和/或频域分析参数对应训练方案，以提供给用户更加准确的盆底训练效果。该盆底训练通过生物反馈电刺激模块、呼吸放松模块、腔内电极、体表电极实现。体表电极实现。体表电极实现。
技术研发人员：喻子眈 范璐
受保护的技术使用者：南京麦澜德医疗科技股份有限公司
技术研发日：2022.04.28
技术公布日：2022/11/1
