股内侧肌疲劳时表面肌电信号特征研究

目的:通过分析双侧股内侧肌疲劳时表面肌电图(SEMG)信号特征,探讨利用SEMG评价肌肉疲劳的新方法,拓展表面肌电图的临床应用。方法:4名健康青年女性采用60%最大负荷能力,伸膝约65°,静态等长收缩3min,同步记录受试者双侧股内侧肌的表面肌电信号,对实验数据进行曲线拟合、非线性回归分析。结果:股内侧肌疲劳时的SEMG各参数与测试时段的最优拟合曲线均为三次项曲线,其通式为Y=b0+b1x+b2x2+b3x3。中位频率(MF)、平均功率频率(MPF)、过零率(ZCR)方程中的b1和b3为负数,b2为正数。平均肌电图(AEMG)方程中b1和b3为正数,b2为负数。结果表明,肌肉疲劳的曲线为三次项曲线,影响肌肉疲劳的主要因素可能有3个,但其确切机制仍有待进一步研究确定。     

体力劳动至疲劳时肌肉表面募集肌电信号的动态变化

本实验使用自行车功率计蹬车方式通过两种强度的负荷劳动至疲劳,测定腓肠肌和股直肌在长时间间歇收缩时表面募集积分肌电图(IEMG)和平均肌电图(MEMG).变化特点呈指数函数下降,不同于静力性收缩至疲劳的线性函数变化特点,认为能量消耗降低肌细胞膜的兴奋性可能是疲劳的主要原因.     

疲劳相关表面肌电信号特征的非疲劳特异性研究

目的探讨静态运动负荷诱发肌肉疲劳过程中表面肌电信号 (sEMG)疲劳相关特征变化的非疲劳特异性。方法记录 1 0名被试者等长屈肘收缩 1min肱二头肌和肱三头肌sEMG的信号 ,分析MPF、MF、ZCR、AEMG和Lempel ziv复杂度各项疲劳相关性指标的变化 ,并测量肱三头肌在疲劳运动负荷试验前、后的MVC值。结果肱二头肌在持重负荷过程中MPF、MF、ZCR和Lempel ziv复杂度均随着负荷持续时间呈线性规律递减 ,AEMG呈线性规律递增 ;肱三头肌的MVC在疲劳运动负荷前后无明显变化 ,分别为( 1 4 .0± 3.2 )kg和 ( 1 4 .6± 2 .6)kg。但MPF、MF、ZCR和Lempel ziv复杂度也呈线性递减变化且变化率明显大于肱二头肌 ,而AEMG无明显变化。结论sEMG信号线性时、频和非线性复杂度的变化不具有肌肉疲劳特异性 ,疲劳可能不是造成上述指标变化的唯一因素。     

恢复期脑卒中患者膝关节最大等长收缩时大腿肌群表面肌电信号特征研究

目的:探讨脑卒中恢复期偏瘫患者膝屈伸最大等长收缩(maximum isometric voluntary contraction,MIVC)时部分大腿肌肉表面肌电(surfaceelectromyography,sEMG)信号特征,为恢复期脑卒中患者的康复治疗提供客观依据。方法:28例脑卒中患者和20例年龄、性别相匹配的正常对照者。在膝关节屈伸MIVC时记录股内侧肌(vastus medialis,VM)、股直肌(rectus femoris,RF)、股外侧肌(vastus lateralis,VL)和股二头肌(biceps femoris,BF)sEMG信号,计算相应的积分肌电值(integrated EMG,iEMG)、协同收缩率(co-contraction ratio,CR)。结果:伸膝时,患侧VM、RF及VL的iEMG值显著小于正常对照及健侧iEMG(P<0.05);健侧RF的iEMG显著小于正常对照iEMG(P<0.05);屈膝时,患侧BF、VL及RF的iEMG显著小于正常对照(P<0.05)。患侧伸膝CR显著大于健侧及正常对照(P<0.05),患侧屈膝CR大于健侧及正常对照,但无统计学意义(P>0.05)。结论:恢复期脑卒中偏瘫患者双下肢肌肉收缩功能下降,患侧大腿伸肌存在轻度痉挛,肌力训练可作为患者康复训练的重点内容之一。     

基于表面肌电信号变化的慢性下背痛诊断和运动疗效评价

目的 分析研究慢性非特异性下背痛（LBP）患者腰部肌肉活动的sEMG信号特征及其主动运动治疗效应。方法 19名正常人对照组和19名非特异性LBP患者分别于主动运动治疗前、后在等惯性力腰部肌肉测试与训练系统上依次完成“等长-动态-等长”运动负荷试验,采集双测L5-S1部位的sEMG信号,计算并比较不同被试者平均肌电值（AEMG）、平均功率频率（MPF）、复杂度[C（n）]和确定性线段百分比（％DET）均值和斜率变化。结果 动态运动负荷过程中LBP患者的C（n）下降率明显快于正常人,MPF和C（n）均值明显低于正常人,而％DET均值明显高于正常人;主动运动治疗后．患者MPF和C（n）均值提高,而％DET均值下降。结论 运动负荷试验过程中LBP患者腰部肌肉sEMG有多种不同于正常人的信号特征,这些信号特征有望成为LBP诊断和疗效评价的有效指标。     

脑卒中患者下肢不同运动时大腿肌群表面肌电信号特征及其中枢机制探讨

目的:观察膝关节被动运动、主动-辅助和抗阻屈伸运动状态下正常受试者和脑卒中患者大腿肌群表面肌电(sEMG)信号特征,探讨其是否存在中枢作用机制。方法:24例脑卒中患者(实验组)和17例正常人(对照组)参加本实验研究,采用表面电极,引导和记录在被动运动、主动-辅助运动和抗阻运动等状态下,分别诱发的屈伸膝关节双侧股直肌、股外侧肌、股内侧肌、股二头肌的sEMG信号并进行线性时、频分析(平均肌电值AEMG,平均功率频率MPF,中位频率MF),对活动肢体、活动方式、患侧肢体和肌肉等进行多因素方差分析。结果:多因素方差分析主效应结果显示:活动肢体MF、MPF、活动方式,患侧肢体和肌肉的MF、MPF、AEMG均有非常显著性差异(P<0.001)。交互效应结果显示:对照组4组肌肉MF、MPF均表现为活动侧小于非活动侧;偏瘫组偏瘫侧活动时,双侧肢体4组肌肉的MF、MPF明显减小,健侧活动时健侧4组肌肉的MF、MPF明显增大(P<0.01)。结论:正常受试者的sEMG信号有很好的规律性,双侧MF、MPF变化具有同步随变性;偏瘫组患者健侧活动时可增加双侧肢体运动单位的募集,患侧活动时可减少双侧肢体运动单位的募集,表明sEMG信号能反映中枢作用机制。     

基于时频分布的表面肌电信号瞬时中值频率的研究

目的 采用时频分析法分析表面肌电信号瞬时中值频率。方法 采用平滑伪-魏格纳分布、乔伊-威廉姆斯分布、谱图和尺度图等方法,估计模拟和真实表面肌电信号的瞬时中值频率,讨论这些分布在估计肌电信号瞬时中值频率时的性能,并与条件平均频率进行比较。结果 模拟实验表明瞬时中值频率曲线比条件平均频率曲线光滑,相对误差较小。真实肌电信号实验显示,在肌肉收缩过程中,瞬时中值频率比条件平均频率的波动更明显。结论 肌电信号瞬时中值频率比条件平均频率更能真实和敏感地反映表面肌电信号频率成分的变化。     

静息态脑电信号Lemple-Ziv复杂度与运动想象响应能力的相关性

目的探究与用户运动想象响应能力相关的静息态脑电特征,构建用户筛选模型。方法根据运动想象响应能力将105名受试者分成3个组,分别提取每名受试者开目静息和闭目静息态脑电不同频带(theta、alpha、beta、gamma)的Lemple-Ziv复杂度(LZC)特征,利用皮尔森相关系数与独立样本t检验分析相关性最显著的LZC特征,构建运动想象响应能力优秀受试者组与随机受试者组的筛选模型。结果开目静息态alpha频带的LZC特征与运动想象响应能力具有最显著的相关性,其中基于C4、Cp4导联的LZC特征构建的分类模型可用于不同运动想象任务响应能力的受试者筛选,最高可获得78.04%的分类正确率,优于已有文献报道的能量与谱熵特征。结论静息态脑电LZC特征是一种有效、通用的运动想象响应神经生理指标,有望为运动想象脑-机接口用户的筛选提供技术支持。     

低频电刺激过程中大鼠骨骼肌肌张力和肌电信号的变化特征

目的:探讨低频电刺激过程中大鼠骨骼肌肌张力和肌电信号的变化特征.方法:对12只雄性SD大鼠腓肠肌进行低频电刺激,采用SMUP-E型生物信号处理系统同步记录其肌张力及肌电信号的变化,并分别取刺激0、5、10、20、40min时的肌电信号和肌张力值进行比较分析.结果:(1)随刺激时间延长,腓肠肌肌张力峰-峰(P-P)值及肌张力微分值逐渐降低,与刺激开始时相比,刺激10min时即有显著性差异(P＜0.01);而疲劳指数(FI)则随刺激时间延长逐渐增加,刺激40min时高达52.14%.(2)肌电振幅P-P值及肌电图(EMG)时频指标--肌电积分(IEMG)、平均功率频率(MPF)和中位频率(MF)值均随刺激时间延长而逐渐降低.与刺激开始时相比,刺激5rain时MPF已显著降低(P＜0.05),而肌电振幅P-P值及IEMG值在刺激10min时才开始显著降低(P＜0.05);尽管MF值随刺激时间延长有所降低,但各时间点差异无统计学意义(P＞0.05).结论:低频电刺激可诱发大鼠腓肠肌疲劳,MPF在反映疲劳的敏感性方面优于IEMG.     

表面肌电的非线性动力学初步分析

目的 探讨表面肌电（ＥＭＧ）的非线性特征。方法 用非线性动力学中的复杂度、关联时间、关联维和李雅普诺夫指数和熵五个物理量,对一对收缩肌和舒张肌进行了分析。结果 肌肉舒张时ＥＭＧ更具随机性,肌肉收缩时ＥＭＧ更具规律性。结论 作为分析判断肌肉处于收缩还是舒张状态,除了常规的ＥＭＧ平均幅值和频率外,还可用复杂度、关联时间、李氏指数和熵等非线性特征量更好地标志和度量。     

基于生理层肌电模型的表面肌电信号仿真方法

目的 根据SEMG的生理和检测过程的实际情况,研究表面肌电信号分解测试信号的仿真方法.方法 从生理层肌电模型出发,以模拟电极随机抖动的方法仿真MUAP波形的随机变异,以改变传导速度的方法模拟MUAP的趋势变异,采用调整MU发放时刻表的方法模拟出特定叠加程度的SEMG信号.结果 同一MU中的不同发放时刻的MUAP波形的随机变异以及MUAP波形的趋势变异都可以通过该方法定量模拟.结论 该方法模拟出的SEMG信号更能逼近真实表面肌电信号的特征,可用于验证SEMG分解算法.     

表面肌电信号复杂性与肌力关系研究

目的采用样本熵(SampEn)评价表面肌电信号(sEMG)的复杂性,进而探索sEMG复杂性-肌力关系。方法 10名受试者双侧手臂分别执行一系列不同肌力水平的屈肘运动,同时采集肱二头肌sEMG信号和屈肘力矩。采用Samp En分析sEMG复杂性并计算sEMG幅度均方根(RMS),然后通过线性回归与非线性(指数)回归分析分别建立sEMG复杂性以及幅度与肌力之间的关系。结果对不同受试者,sEMG幅度-肌力同时呈现线性和非线性关系,相比之下,sEMG复杂性-肌力呈现一致的线性关系且线性度更好(决定系数)。结论健康受试者屈肘肌力与sEMG复杂性的关系,可以作为评价神经肌肉系统状态与功能的新方法。     

基于SEONS算法的表面肌电信号分解方法研究

目的 探讨表面肌电信号(sEMG)的分解问题,以检测神经肌肉系统的运动单位发放的信息.方法 采用二阶非平稳源分离(SEONS)算法以及FastICA方法对肌肉轻度收缩情况(10% MVC)的sEMG进行分解研究,并对分离信号中的运动单位动作电位波形进行检测判断. 结果两种方法均能较有效地提取隐含在sEMG信号中的运动单位发放信息,但由于sEMG信号是一种复杂的非平稳信号,两种方法的分离结果存在一定的差异性. 结论 SEONS算法从非平稳性的角度来考虑信号的盲源分离问题,较符合sEMG信号的非平稳特征,因而可应用于sEMG信号的分解研究.     

基于信息扩散理论和模糊神经网络的肌电信号分解研究

目的：肌肉重度收缩时产生的混合相肌电信号由于各运动单元动作电位(MUAP)叠加形成的波形较多，易产生大样本和矛盾样本。尝试采用以信息扩散原理为基础构成的模糊人工神经网络来解决NEMG分解问题。方法：采用控制肌肉按线性变化力增长方式采集肌电信号的方法，可以建立MUAP模板，将模糊信息处理技术与神经网络技术相结合可以同时达到压缩样本和消去矛盾样本的目的。结果：利用这种方法对模拟和真实混合相肌电信号的分解进行实验研究，均取得了较好的效果。结论：这种方法对于研究重度收缩时的NEMG分解具有较大的意义。     

基于FastICA和通道间相关的表面肌电信号分解研究

目的为了对神经肌肉疾病进行相关的研究和临床上诊断治疗,探索新的和有效的表面肌电(surface EMG,sEMG)信号分解方法。方法首先用FastICA求解混矩阵,然后对测量信号矩阵进行变换,再用通道间相关性分解s EMG信号。结果经过仿真和真实信号进行测试,分解信噪比为0 d B的第一组信号时,以平均95.6%的准确率分解出20个运动单元(motor unit,MU);分解信噪比为20 d B,且参与发放的MU更多,发放频率更高的第二组信号时,以平均98.4%的准确率分解出29个MU;分解真实信号时,得到的平均MU个数为14.2,并用"二源法"进行评测,两组中分解出相同MU的比例为80%,且相同MU发放时刻的平均重合率为95.1%。结论这种结合Fast ICA和通道间相关的方法能以较高的准确率实现s EMG信号的有效分解。     

基于表面肌电信号对中国手语识别的探索与动作规范

目的探索基于表面肌电信号(surface electromyography,SEMG)中国手语手势识别的可行性,尽量减少用户执行手势动作主观用力差异对SEMG分类的不利影响。方法以中国手语30个字母手势动作为研究对象,通过分析手势动作过程,提出一套基于SEMG的中国手语手势动作规范方案。在实验室搭建的识别系统上,15名受试者参加了特定用户和与用户无关的规范前后识别实验。结果经过规范学习后,30种手语手势的动作识别率得到了显著提高,平均提升值为37%。结论手势动作规范可使不同动作的SEMG具有更高的可分性,此研究结果为实现基于SEMG大词汇量的中国手语手势识别提供了一种可行的方案。     

应用肌电图定量分析前庭功能障碍的实验研究

目的　通过肌电图与姿势反射的相关性研究,探讨肌电图检测前庭功能障碍的意义。方法　将受试大鼠分成四组,Ａ组：正常大鼠９只;Ｂ组：前庭功能障碍１周内大鼠１２只;Ｃ组：前庭功能障碍３ 个月大鼠３只;Ｄ组：前庭损伤５ 个月后功能恢复大鼠６ 只。记录单侧前庭功能障碍时大鼠颈项部头夹肌静息状态的肌电活动和眼震电图。结果　正常大鼠两侧头夹肌肌电图振幅相等,为１５ μＶ;单侧前庭功能障碍急性期同侧肌电振幅降低,为２～３ μＶ,对侧增加到２５～３５ μＶ;恢复期同侧肌电振幅逐渐增加,前庭功能完全恢复后两侧肌电振幅恢复相等。结论　重力拮抗肌肌电图可敏感反映前庭功能异常时前庭脊髓反射的姿势反射状况,为航海者提供一个检测前庭功能的指标。     

肌电图在运动员颈椎病临床诊断中的应用(附147例资料分析)

在安静状态下对147名运动员颈椎病患者的肌电图检查显示,正相、纤颤及束颤失神经电位的呈现率达98.6%。结合颈椎X线片分析,肌电图失神经电位出现是颈椎病变造成的对颈脊神经的机械性刺激或压迫所致。文章据此认为,肌电图检查可作为颈椎病定性定位诊断的依据之一。     

复杂度在立位期间心率变异分析中的应用

目的 介绍非线性指标复杂度,并将之应用于心率变异分析。分析立位测试过程中心血管系统复杂性的变化。方法 对8名被试者进行立位耐力测试。记录心电信号并用复杂度进行心率变异分析。结果 与立位前平卧位相比,立位0-5min,5-10min,10-15min和15-20min心脏R-R间期,R-R间期标准差和相临R-R间期差值的标准差（RMSSD）显著降低。立位0-5min,15-20min复杂度和近似熵显著低于平卧位。结论 立位期间心率变异降低。心血管系统复杂性降低。复杂度应用于心率变异的分析是可行的。