一种虚拟现实结合电刺激的镇痛系统

技术领域

本发明涉及医疗技术领域，更具体的说是涉及一种虚拟现实结合电刺激的镇痛系统。

背景技术

近年来，新型的非药物疼痛干预受到越来越多的重视，例如虚拟现实技术干预和经皮神经电刺激干预。虚拟现实技术干预通过创造沉浸式的三维环境，可以有效地分散患者对疼痛的注意力，从而降低患者对于疼痛的主观感受。经皮神经电刺激干预通过影响外周和中枢神经系统来减轻疼痛。然而单独的虚拟现实干预或经皮神经电刺激干预仅能从单一维度对疼痛进行调节，镇痛效果有限。针对于此，本领域技术人员提出了将虚拟现实干预和电刺激干预相结合的技术方案，但该方案仅仅是单纯的将虚拟现实干预和电刺激干预进行组合而已，其并未建立虚拟现实干预和电刺激干预的内在联系，因此现有的结合干预方案在镇痛效果上并不理想。

因此，如何提供一种镇痛效果更好的虚拟现实结合电刺激的镇痛系统是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种虚拟现实结合电刺激的镇痛系统，其相较于背景技术中的单纯组合方案，可以获得更好的镇痛效果。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种虚拟现实结合电刺激的镇痛系统，包括：虚拟现实模块、声音响度获取模块、声音响度分段模块、声音响度最大值提取模块、声音响度计算模块、电刺激计算模块、电刺激输出模块和联合控制模块；

所述虚拟现实模块用于同步播放虚拟现实场景以及背景声音；

所述声音响度获取模块用于获取所述背景声音的声音响度；

所述声音响度最大值提取模块用于获取所述背景声音的声音响度中的最大值；

所述声音响度分段模块用于对所述背景声音的声音响度进行时间维度上的分段；

所述声音响度计算模块用于计算各时间段的平均声音响度；

所述电刺激计算模块用于计算各时间段应施加的电刺激强度；每个时间段应施加的电刺激强度基于该时间段的平均声音响度和所述背景声音的声音响度中的最大值计算得到；

所述电刺激输出模块用于输出各时间段应施加的电刺激强度；

所述联合控制模块用于保持各时间段应施加的电刺激强度与背景声音在时间上的一一对应关系。

优选的，各时间段应施加的电刺激强度计算公式包括：

其中，I

优选的，疼痛患者的电刺激强度调整量m的计算公式为：

其中，M表示疼痛患者在N毫安的基础上所能增加的最大电刺激强度值。

优选的，所述电刺激强度阈值N为疼痛患者产生强烈但不痛的麻刺感时的电流强度。

优选的，个数L的计算公式为：

其中T表示背景声音的总时长；t表示所述电刺激输出模块改变其输出电刺激强度大小所需要的最短时间。

优选的，所述电刺激输出模块采用恒流电刺激器。

优选的，所述虚拟现实模块采用头戴式显示器来同步播放虚拟现实画面和背景声音。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开了一种虚拟现实结合电刺激的镇痛系统，其相较于虚拟现实干预和电刺激干预单纯结合的技术方案可以获得更好的镇痛效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的虚拟现实结合电刺激的镇痛系统构成图；

图2为本发明对照试验的效果图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

本发明实施例公开了一种虚拟现实结合电刺激的镇痛系统，包括：虚拟现实模块、声音响度获取模块、声音响度分段模块、声音响度最大值提取模块、声音响度计算模块、电刺激计算模块、电刺激输出模块和联合控制模块；

所述虚拟现实模块用于同步播放虚拟现实场景以及背景声音；

所述声音响度最大值提取模块用于获取所述背景声音的声音响度中的最大值V

所述声音响度获取模块用于获取所述背景声音的声音响度；

所述声音响度分段模块用于对所述背景声音的声音响度进行时间维度上的分段；

所述声音响度计算模块用于计算各时间段的平均声音响度V

所述电刺激计算模块用于计算各时间段应施加的电刺激强度；每个时间段应施加的电刺激强度基于该时间段的平均声音响度和所述背景声音的声音响度中的最大值计算得到；

所述电刺激输出模块用于输出各时间段应施加的电刺激强度；

所述联合控制模块用于保持各时间段应施加的电刺激强度与背景声音在时间上的一一对应关系。

在某一实施例中，所述电刺激输出模块采用恒流电刺激器。

在某一实施例中，所述虚拟现实模块采用头戴式显示器来同步播放虚拟现实场景和背景声音。

在本实施例中，虚拟现实场景的呈现采用头戴式显示器(Pico Neo 3,Pico,China)，疼痛患者能够在360度的虚拟环境中环顾四周，同时通过耳机接收虚拟环境中的背景声音。本实施例所述的虚拟现实场景包括连续播放的两种场景，两种场景均由中国Ultimate Therapeutics开发。第一个虚拟现实场景持续时间为8分钟，该场景为虚拟深海场景，画面内信息包括鲸鱼、砗磲和其他稀有海洋生物，背景播放柔和的自然声音。第二个虚拟场景持续时间也为8分钟，该场景为虚拟海滨场景，画面内信息包括海鸥、帆船和有节奏的海浪，该场景要求疼痛患者进行腹式呼吸和肌肉放松，背景播放柔和的自然声音(包括波浪、海鸥叫声)，以及进行腹式呼吸和肌肉放松的柔和指导语。

在某一实施例中，各时间段应施加的电刺激强度计算公式包括：

其中，I

在某一实施例中，个数L的计算公式为：

其中T表示背景声音的总时长；t表示所述电刺激输出模块改变其输出电刺激强度大小所需要的最短时间。

在本实施例中，T＝16min，t＝200ms；

在某一实施例中，疼痛患者的电刺激强度调整量m的计算公式为：

其中，M表示疼痛患者在N毫安的基础上所能增加的最大电刺激强度值。

下面对公式(2)求解m的过程进行具体说明：

步骤1：根据公式

步骤2：将公式(2.1)求得的m带入公式

下面进行对照试验：

试验分为两类：

第一类试验为：电刺激干预和虚拟现实干预的单纯结合(即在整个背景声音播放过程中电刺激强度值始终保持在N毫安不变，N表示受试者的电刺激强度阈值，单位为毫安，其为受试者产生强烈但不痛的麻刺感时的电流强度)；

第二类试验为：电刺激干预和虚拟现实干预的关联结合(即本发明提出的电刺激强度值随背景声音响度变化的结合方式，该方式在背景声音播放过程中，每200ms变换一次电刺激强度，即在背景声音的第一个200ms施加电刺激强度值为I

本对照试验的受试者为健康的自然人，为验证镇痛效果，需人为引发受试者的疼痛感受，在进行疼痛干预前，在受试者的左手手背处施加20个低强度和20个高强度激光痛刺激(其中，20个低强度激光痛刺激为同一强度，20个高强度激光痛刺激为同一强度)。并要求受试者在每个激光痛刺激后对感受到的疼痛强度进行评分；评分完成后，进行第一类试验，试验结束后，对受试者的左手手背再次施加20个低强度(与干预前施加的相同)和20个高强度(与干预前施加的相同)的激光痛刺激，并要求受试者在每个激光痛刺激后对感受到的疼痛强度进行评分。

间隔一定时间(30分钟以上)后，再次人为诱发受试者的疼痛感受，即在受试者的左手手背处再次重复施加20个低强度和20个高强度激光痛刺激(与进行第一类试验时所施加的完全相同)。并要求受试者在每个激光痛刺激后对感受到的疼痛强度进行评分；评分完成后进行第二类试验，试验结束后，对受试者再次施加20个低强度(与干预前施加的相同)和20个高强度(与干预前施加的相同)的激光痛刺激，并要求受试者在每个激光痛刺激后对感受到的疼痛强度进行评分。

本对照试验受试者为32人，图2为32人的平均效果图。

由图2可知：本发明提供的电刺激干预和虚拟现实干预关联结合后(即电刺激强度值随背景声音响度变化的结合方式)的镇痛效果明显优于电刺激干预和虚拟现实干预单纯结合的(即在背景声音播放过程中，电刺激强度值始终保持不变)镇痛效果。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。