手部负重行走时人体表面肌电特征信号的研究

摘要

人体在负重行走过程中，肌肉会产生疲劳，过度疲劳会导致肌肉出现损伤等问题。针对人体负重行走状态下肌肉的工作状态进行研究，可以获得该状态下肌肉活动的参数，为康复训练提供参考依据。因此对人体单臂手部负重行走过程中表面肌电的研究具有重要意义。本文主要研究人体单臂手部负重行走时上肢及下肢的表面肌电信号的特征研究。
　　本文采用肌电采集系统采集正常的青年人进行肌电信号。其中分别对不负重行走及不同负重载荷下负重行走进行表面肌电信号AEMG特征值及MPF特征值的测试。测试负重载荷的质量分别为自身重量的0％，5％，10％，15％，右臂负重，左臂不负重。被测试者以相同的速度行走30分钟，从零时刻起，每5分钟进行一次数据采集，每10分钟被测试者进行一次主观评价打分。测试的肌肉为肱二头肌，肱三头肌，肱桡肌，指伸肌，骨直肌，股二头肌，胫骨前肌，腓肠肌外侧。根据实验得到基于SEMG的精确评价指标AEMG特征值及MPF特征值，再利用SPSS统计分析软件对数据进行标准化处理，比较肌肉间表面肌电特性。
　　通过对人体不同负重行走时上肢及下肢肌肉的表面肌电信号进行分析研究，得出人体在完成不同负重行走时上肢及下肢肌肉功能状态具有男女差异性，且随负重增加，男女差异性越明显。男性上肢两侧肌肉差异性较大不存在左右对称性，下肢两侧肌肉差异不大，存在左右对称性;女生上肢两侧肌肉差异性也较大，不存在对称性，下肢两侧肌肉差异性较小，存在差异性。人体在完成单臂手部不同负重行走过程中，男性发力最大的肌肉为下肢的胫骨前肌及上肢右侧的肱桡肌，发力最小的肌肉为上肢左侧的指伸肌;女性发力最大的肌肉为胫骨前肌及右侧上肢的肱桡肌，发力最小的肌肉为上肢左侧的指伸肌及下肢的骨直肌。男性最易出现疲劳的肌肉为下肢的腓肠肌外侧及右侧上肢的肱桡肌;女性最易出现疲劳的肌肉为下肢的腓肠肌外侧，左侧的上肢的肱二头肌及右侧上肢的肱桡肌。男性当负重达到自身体重的11％时达到手部负重上限值，女性当负重达到自身体重的7％时到达手部负重上限值。
　　本文将人体单臂负重行走的表面肌电信号的研究数据应用于对脑瘫及偏瘫等疾病患者的康复医疗训练，能够实时的根据康复患者的康复现状有针对性的调整康复医疗方案，并根据患者的个体差异性，实施不同强度，不同模式的训练，从而对患者的上肢及下肢肌肉进行康复。

目录

声明

摘要

1 前言

1．1 课题研究背景及意义

1．2 课题国内外研究现状与发展趋势

1．2．1 课题国内外研究现状

1．2．2 表面肌电信号研究发展趋势

1．3 表面肌电信号及其分析理论

1．3．1 表面肌电信号的基本概念

1．3．2 表面肌电信号的分析方法

1．3．3 表面肌电信号的影响因素

1．3．4 表面肌电信号的作用

1．3．5 课题主要研究内容

1．4 本章小结

2 人体单臂手部负重行走时表面肌电信号的采集

2．1 实验目的

2．2 实验方法

2．2．1 实验对象

2．2．2 实验设备

2．2．3 采集肌肉的确定

2．2．4 肌电电机的贴放

2．2．5 实验内容

2．2．6 步速的确定

2．2．7 测试动作的要求

2．2．8 主观评价量表的制定

2．3 数据处理

2．3．1 统计处理方法

2．3．2 数据标准化法

2．4 本章小结

3 人体单臂手部负重行走时上肢及下肢肌肉功能状态分析

3．1 实验有效性检验

3．2 主观评价与肌电特征参数相关性分析

3．3 人体完成单臂手部负重行走时上肢及下肢肌肉表面肌电特征范围

3．4 人体完成单臂手部负重行走上下肢肌肉功能状态男女差异性分析

3．5 人体完成单手手提负重行走上肢及下肢肌肉功能状态对称性分析

3．6 本章小结

4 人体单手负重行走时上肢及下肢肌肉疲劳特性分析

4．1 人体完成单臂手部负重行走时相同载荷下各肌肉表面肌电信号特征分析

4．1．1 同一负重载荷下各肌肉发力的大小顺序

4．1．2 同一负重载荷下各肌肉的疲劳程度

4．2 人体完成单臂手提负重行走时相同肌肉在不同负载下表面肌电信号特征分析

4．2．1 相同肌肉SEMG特征值随负重的变化趋势

4．2．2 相同肌肉在不同载荷下SEMG特征值差异性分析

4．2．3 主要肌肉在不同负载下SEMG特征值随时间的变化趋势

4．2．4 主要肌肉随负重与时间变化的三维模型

4．3 本章小结

5 结论

6 展望

参考文献

致谢