基于摆动液压阻尼的肩袖训练器设计

目的 研究一种针对肩袖肌群抗阻力量训练的肩袖训练器.方法 通过研究肩袖肌群的生物力学特征,分析肩袖肌力锻炼的最佳方式,提出基于摆动液压阻尼的训练方式,创造性地设计了基于阻尼大小输出的控制方式,并结合人体尺寸设计了肩袖训练器.通过肩袖肌群的抗阻训练,利用表面肌电测试仪对肩袖训练器和拉力器进行肌电实验测试,对比验证设计的可行性.结果 使用肩袖训练器训练时,目标肌肉激活顺序为大圆肌—冈下肌—前三角肌—尺侧腕伸肌—肱三头肌,更符合专业的旋肩运动发力顺序.使用肩袖训练器训练时,矢状轴旋转姿势下,冈下肌的做功占比为36.2％±11.9％;冠状轴旋转姿势下,冈下肌做功占比为37.2％±13.6％.结论 使用肩袖训练器进行肩袖抗阻训练的动作模式更为科学,并且无效做功少,更能激活肩袖肌群,达到更好的训练效果,对预防肩袖损伤和损伤修复具有一定的现实意义.     

网球运动员小肌群力量训练之我见

要运用文献资料法和逻辑分析法,分析了小肌肉群存网球运动中的重要意义,从运动员的上肢、躯干、下肢三个角度指出小肌群的训练的方法手段,期待引起广大网球教练员运动员的重视。     

基于表面肌电信号的人因与工效学评估研究综述

目的 对使用表面肌电信号技术评估人因与工效学问题相关研究进行分析与梳理,促进表面肌电信号技术在人因与工效学领域的创新与发展。方法 首先,概述人因与工效学的定义、发展历程与研究方法。然后,从数据采集方式、数据预处理、特征选择与提取、训练及分类器选择这4个实验流程归纳表面肌电信号技术的研究方法与研究进展,并对目前该领域的研究热点与研究趋势进行详细总结。结论 表面肌电信号技术仍是人因与工效学领域的重要评估方法,随着创新技术与深度学习算法的不断发展,从多模态、多方法交叉融合的角度构建大规模可公开数据集与创新智能化评估系统在未来将成为表面肌电信号在人因与工效学领域的重点研究方向。     

基于屈肌声肌图的假手控制初步研究

医学超声成像是研究骨骼肌的结构形态变化特性的有效工具。通过自行开发的信号采集与控制软件,同步采集手腕屈伸时前臂屈肌的超声图像、表面肌电（Surface Electromyography,SEMG）信号以及手腕屈伸角度值。简单分析了屈肌厚度变化的声肌图（SMG）和表面肌电、手腕角度之间的关系,并初步实现了利用屈肌厚度变化SMG控制假手的张合。实验结果表明,肌肉厚度变化SMG具有控制假手的可行性。     

一种基于肌电信号的踝关节动作预测方法的研究

进行了使用肌电信号预测关节动作的研究,提出了一种基于肌电信号的预测踝关节动作的方法。首先,选取与踝关节动作相关的5块肌肉(胫骨前肌、腓肠内肌、腓肠外肌、腓骨长肌和比目鱼肌)以及踝关节角作为研究对象,采集这5块肌肉的肌电信号和踝关节角信号,并进行特征提取和归一化处理。然后,建立了一个四层前向神经网络模型,使用误差逆向传播(BP)算法进行训练。最后,神经网络预测输出值经过六层小波去噪处理。实验中,9名志愿者的踝关节在矢状面内做有规律的背屈和跖屈动作,采集踝关节角和上述5块肌肉表面肌电信号,然后用上述方法预测踝关节动作,用相关系数评价预测的效果。实验结果显示,所提出的方法可以准确预测踝关节动作。     

融合表面肌电和姿势信息的轮椅绩效评价方法

目的 为客观评价轮椅的使用效益,使用表面肌电设备测试轮椅使用过程中的肌电信号,并融合姿势信号IMU来构建人机评价模型。方法 分别对轮椅的折叠、刹车方式及行驶坡度进行试验来评估轮椅的使用绩效,通过对比用力肌群间的疲劳状况来判定较为舒适的轮椅折叠及刹车方式。实验要求被试者在执行轮椅任务时,分别使用两种折叠方式和三种刹车方式不同的轮椅进行实验,并在操作动作任务过程中采集sEMG和IMU信号,在实验任务结束后填写NASA-TLX量表。结果 根据模型的评价指标对实验数据进行了比较与分析,横向收折式折叠和凹口式刹车(手刹位于前方)的轮椅疲劳度低,在3~4°坡度范围下轮椅使用者的受力最小,较为舒适,从而验证了模型在轮椅人机评价上的可行性,为优化轮椅设计提供参考。结论 人机评价模型适用于评估产品绩效,同时提出的融合表面肌电和姿势信息的轮椅绩效评价方法具有较高的精度和准确性,能够有效地评估轮椅使用者的绩效水平。     

基于表面肌电信号对比分析的下肢假肢佩戴者提物补偿机制研究

目的本研究通过比较肢残者健体与残体生物力学参数的差异,分析下肢假肢佩戴者的健体在提物过程中对残体的补偿机制以及提物方法和负重水平对补偿机制的影响。方法以弯腰不屈膝和屈膝不弯腰两种提物方式以及三个重量水平作为实验自变量。通过肌电仪记录5名健体者和5名下肢截肢者在试验过程中6块肌肉(左右背阔肌、左右竖脊肌和左右股直肌)的肌电数据。通过表面肌电的时域分析,对比分析肢残者两侧以及实验组与对照组在6块主要活动肌群肌力的差异。结果对于积分肌电值(iEMG),残疾人被试在残疾一侧的iEMG指标值都要显著小于其健体一侧,背阔肌(P0.001,n=90)、竖脊肌(P0.01,n=90)、股直肌(P0.001,n=90)。残疾被试的股直肌健体一侧明显大于健康被试(P0.05,n=90);残疾人残体一侧背阔肌明显高于健康被试者(P0.05,n=45)。结论提物活动过程中,残疾人假肢一侧的股直肌和腰部的持久力和爆发力均弱于其他身体部位,健体一侧的背部、腿部和腰部提供能力补偿。     

基于表面肌电信号的超声探头人因设计评价研究

本研究利用表面肌电采集、分析技术和Borg量表来对超声探头的人因工程学设计进行评价,为超声探头的人因工程学设计评价提供方法参考。在本研究中,邀请10个志愿者使用两个在设计样式和重量存在差异的超声探头进行模拟超声检测操作任务。使用MPl50生理信号记录仪记录前臂上的两块肌肉一指浅屈肌和桡侧腕长伸肌的肌肉活动。同时应用Borg量表对志愿者的主观反馈进行评定。结果显示使用质量较重和手柄宽度较小的超声探头时手部要承担更大的劳动负荷,更容易使局部肌肉产生疲劳,同时志愿者主观反馈结果与表面肌电测定结果存在一致相关性。这个研究方法可以作为对医疗器械手柄人因设计的评价的方法,研究结果可以作为医院在选择超声探头的指导。     

一种表面肌电信号测试电路设计

表面肌电信号(SEMG)是一种伴随肌肉活动在皮肤表面产生的生物电信号,它蕴涵了许多肢体运动的信息,对其进行模式信息处理可以获得人-机仿生系统的控制信号.SEMG的特点是内阻高,影响因素多,并极易受到干扰.本文在分析肌电信号产生机理的基础上,给出了一种SEMG的采集、放大和滤波电路.对信号处理电路的特性分析表明,所设计的处理电路可以有效提取(10～500)Hz的肌电信号,并能对50 Hz的工频干扰起到很好的抑制作用,该电路在实际应用时取得了理想的实验结果,信号的采集能力和信噪比达到或接近美国kistler公司的肌电采集仪水平.     

悬吊训练对男子游泳运动员不同泳姿的影响研究

本研究采用文献资料法、实验研究法等方法，以河北师范大学男子游泳运动员为实验对象，随机分为实验组和对照组，实验组采用悬吊训练，对照组为常规力量训练。通过数据对比分析，探索悬吊训练对游泳运动成绩的影响。     

基于短时傅里叶变换的动力性运动疲劳肌音特征分析

肌音可用于跟踪局部肌肉疲劳引起的肌肉收缩性能的变化,之前相关的文献主要研究的是静力性运动疲劳的肌音特征.现在我们对动力性运动疲劳产生的肌音信号变化特征进行分析,提取腓肠肌坐姿负重提踵至疲劳所产生的肌音信号并进行分析,得到了肌音信号中值频率的变化规律.计算显示随着时间的延长和疲劳的加深,肌音信号的中值频率呈现增大的趋势,与静力性运动疲劳所得的结论有所不同.实验结果显示,肌音信号的特征受运动类型影响较大,静力性运动所得出的结论不能适用于动力性运动.     

二代小波变换在肌电信号消噪中的应用

为了更好地消除混杂在表面肌电信号中的噪声,提出了一种基于二代小波变换的表面肌电信号消噪方法.利用提升算法进行表面肌电信号二代小波分解,得到多层的信号高频细节系数,分别运用软、硬阈值进行处理,对滤波后的信号进行小波重构,恢复消噪后的原始信号.通过对加噪正弦信号和真实表面肌电信号的消噪实验,结果表明:二代小波是一种明显优于一代小波的消噪方法,且硬阈值法优于软阈值法.     

基于肌电信号的按摩椅按摩效应评价研究

目的通过表面肌电试验,分析肌电信号变化特点,从而评价按摩椅按摩效应。方法在按摩椅按摩时,检测并记录被试者按摩部位的肌电信号。根据肌电信号计算肌电的4个常用指标:表面肌电绝对值积分(iEMG)、均方根值(RMS)、平均功率频率(MPF)和中位频率(MF),然后分析与比较按摩全程的各个肌电指标变化特点。结果表面肌电绝对值积分值是先降低后升高的,均方根值逐渐降低的,平均功率频率值是缓慢升高的,中位频率值是缓慢升高的,按摩全程的4个肌电指标变化趋势反映了按摩椅按摩可以缓解肌肉疲劳。结论运用肌电试验进行按摩椅按摩效应的人机评价是有效与可行的。     

基于自回归模型和学习矢量量化神经网络的手指动作识别

手指的力量和动作是反映手指协同运动、评价手部运动机能的重要参数。本文提出了一种以自回归（Auto-regressive,AR）模型和学习矢量量化（Learning Vector Quantization,LVQ）网络相结合的表面肌电信号处理方法。13名受试者参与了目标力量为4N、6N、8N等三个力量等级的指力跟踪实验,对指力信号和前臂指浅屈肌（flex digitorum superficials,FDS）、指伸肌（extensor digitorum,ED）的表面肌电信号进行了同步记录;通过对采集到的肌电信号进行预处理,提取AR系数作为其特征值;然后设计了一个LVQ神经网络,对同等力量水平下食指、中指的动作进行模式分类,分类正确率在80％以上。实验表明,表面肌电信号（surface Eleetromyography,sEMG）与手指动作具有相关性,使用AR结合LVQ的sEMG有较高的识别率。     

肌电生物反馈仪计量校准方法研究

随着现代医疗技术和相关学科的不断发展,肌电生物反馈仪已在医院得到广泛使用。肌电生物反馈仪的安全性和有效性直接关系到病人的健康安全,但是,目前国内无相应的计量校准规范。本文的目的是为研究肌电生物反馈仪计量校准方法。本文介绍了校准仪器,提出校准项目和要求,讨论了每个校准项目的校准方法。通过计量校准实验,对方法的有效性和合理性进行验证,结果表明本文所述方法可以有效检测出不合格参数,保证肌电生物反馈仪的准确性。论文主要的创新在于对没有国内标准校准方法的肌电生物反馈仪提出了一套完整的计量校准方法,为肌电生物反馈仪建立起客观的评价方法和量值的统一提供依据,保证医疗质量,促进医学计量行业的发展。     

模拟驾驶过程中腰部疲劳的表面肌电信号分析

通过sEMG的时域与频域分析评估在模拟驾驶过程中的驾驶员腰部疲劳。40个男性样本参加实验((29.7±3.1)岁),随机分成A((28.8±3.4)岁)、B((30.6±2.7)岁)两组,A组参加90min的模拟驾驶操作实验,B组保持自由坐姿。实验后分别计算分析实验样本的积分肌电值(IEMG)和功率谱中值频率(MF)。结果表明A组实验数据呈现良好的线性负相关(P<0.005和P<0.0001)。研究表明样本在实验结束后腰部肌肉疲劳加重。认为用sEMG信号的时频分析评估驾驶员肌肉疲劳状态是可行的。     

基于表面肌电信号对比分析的膝下假肢爬梯补偿机制研究

表面肌电信号是测试肌力大小的重要指标之一。本文通过对6名健体者（健康人组）和6名膝下假肢者（残疾人组）爬梯活动中左右竖脊肌和左右股直肌的表面肌电的时域和频域分析,对比两组被试在爬梯过程中的这四块主要活动肌群肌力的差异。结果,无论是中值频率（Mr）还是积分肌电值（iEMG）,残疾人被试在假肢一侧的股直肌指标值都要显著小于其健体一侧（P〈0．05,n=87）,也小于健康被试的股直肌。残疾被试的竖脊肌显著大于健康被试（P〈O．001,n=87）。研究表明,爬梯过程中,残疾人假肢一侧的股直肌持久力和爆发力均弱于其他身体部位,腰部及健体一侧提供能力补偿。     

表面肌电信号分析在低背部肌肉功能评价中的应用

介绍对低背部肌肉功能进行评价有效方法－表面肌电信号（ｓｕｒｆａｃｅ ｅｌｅｃｔｒｏｍｙｏｇｒａｐｈｉｃ ｓｉｇｎａｌ,ＳＥＭＧ信号）分析,并回顾了以往这方面的应用研究。总结出以下结果：（１）静态作业下,ＳＥＭＧ信号的频域分析是对低背部肌肉功能进行评价较有效的方法,其下降斜率还可以反映低背部肌肉的功能水平;（２）动态作业下,有关的研究较少,目前没有一致结论。基于以往研究,本提出了三个尚待进一步完善     

以小波系数为特征值的Pi-sigma网络识别肌电信号

为了有效识别肌电信号EMG(Electromyography)的运动模式,利用小波分析的方法对采集的肌电信号进行消噪处理,最大限度地清除混杂在肌电信号中的噪声;然后提取各尺度小波系数最大值作为Pi-Sigma神经网络分类器的输入,完成基于EMG信号多运动模式的识别.与此同时,利用EMG信号的能量特性,对各模式的起始和终止时刻进行界定,配合模式分类器的识别结果控制电动假手完成相应的动作.实验表明,基于小波分析的二次消噪方法能很好地消除混杂在EMG信号中的噪声,在正确的运动模式识别情况下,依据提取的运动模式时间信息,能够方便地实现假手的实时控制.     

前臂多腱肌的多通道表面肌电检测电极阵列装置的设计

设计了一种无创采集前臂多腱肌的多通道表面肌电（sEMG）信号的线性电极阵列．利用柔性印刷工艺制备的8个条形镀金电极以5mm的电极间距（IED）排成一列．预先冲孔的医用双面胶粘贴在电极面构成的一次性非接触粘贴结构可填充少量导电膏,而且便于电极固定在皮肤表面．单差分sEMG信号被放大和带通滤波．较小的电极阻抗保证了此种镀金电极具有恒定的电学性能．相对稳定的低电极．皮肤接触阻抗确保了稳定的基线和良好的信噪比（SNR）．为了探讨此装置的实际可用性,在单指力量输出任务时同步记录9名受试者指浅屈肌（FDS）的14通道sEMG信号．稳定的基线,良好的sEMG信号质量和显著的肌肉活动的通道差异性表明该电极阵列是一种可用于前臂多腱肌长时多通道sEMG信号采集的极具发展前景的技术．