关节水平的“共驱动”研究

本文以主动肌和拮抗肌的协同作用机理为依据,从表面肌电(EMG)信号的频率参数和肌肉平均传导速度两个方面,对近年来提出的正常人体神经肌肉系统控制的新理论——“共驱动”概念,在关节水平上进行了探讨和研究,实验结果表明:膝关节的主动肌和拮抗肌在持续恒力收缩下,其表面EMG信号功率谱的归一化中值频率随着时间的增加而同时下降;两路EMG信号的归一化中值频率之间的互相关系数随着收缩力的减小而减小,肘关节的肱二头肌不论是作为主动肌还是拮抗肌,在持续恒力收缩下,由表面EMG信号估计得到的肌肉的平均传导速度均随着收缩时间的增加而下降;肱二头肌作为拮抗肌时,平均传导速度明显高于其作为主动肌时的平均传导速度。     

基于肌音信号短时傅里叶变换的桡侧腕屈肌疲劳程度研究

肌肉疲劳是由运动引起的肌肉最大随意收缩力减小的现象,其研究可应用于生理医学的职业病预防或体育工程的运动员训练等方面。本文采用短时傅里叶变换对肌音信号进行处理,提取频域特征平均功率频率(Mean Power Frequency,MPF)和中值频率(Median Frequency,MDF),研究其与肌肉疲劳程度之间的关系。9名健康的男性志愿者参与了本次试验,采用等值于60%最大随意收缩力(MVC)的力产生恒力肌肉疲劳,同步记录每一位受试者桡侧腕屈肌的肌音信号,对提取的频域参数进行分析。将持续30s的肌肉疲劳过程分为6个时间阶段(每个阶段为5s),并对每个时间阶段内的MPF和MDF计算均值。结果表明,随着肌肉疲劳程度加深,肌音信号的MPF和MDF在每个时间阶段内的均值均呈现近似线性下降的趋势。在30s肌肉疲劳过程中,从第1阶段(1~5s)到第6阶段(26~30s),MPF均值下降了15.8%,MDF均值下降了26.1%。基于短时傅里叶变换提取的MPF和MDF指标能良好地反映疲劳敏感性和稳定性,在评定肌肉静态疲劳方面是较好的参考指标。本文采用的方法和得到的结果为后期更深入地使用肌音信号对肌肉疲劳程度进行量化研究提供了依据。     

股四头肌表面肌电及髌股关节受力在不同角度静蹲时的比较

比较在不同角度的静蹲练习中股四头肌表面肌电的变化和髌股关节面受力情况,寻找膝关节功能恢复与强化的科学静蹲练习角度。选取30名健康男性大学生,分别进行屈膝30°、45°、60°的静蹲练习,通过表面肌电仪和三维动作捕捉分析系统采集每位受试者静蹲时的肌电参数及运动学参数的变化特征;并借助力学原理计算分析得出髌股关节的受力。结果:45°静蹲时,股四头肌表面肌电的i EMG值最大;各角度静蹲时,股外侧肌的放电量最大,股直肌最小;静蹲过程中股四头肌的MPF、MF值都呈降低的趋势,但在静蹲45°时MPF、MF值下降最快;髌股关节受力随着静蹲角度的增加而增大。说明在45°静蹲时,股四头肌最容易达到疲劳,锻炼效果较佳,是静蹲练习的适宜角度;其中股外侧肌是最主要的工作肌。建议髌骨劳损患者在做静蹲练习时根据自身的疼痛感觉在30°~60°的范围内进行训练,而应避免大于60°的静蹲角,以免受力过大造成二次损伤。     

关于速滑蹬冰动作的实效性分析

运用运动生物力学方法,对膝关节在蹬冰过程中的动态变化进行了分析,并采用人体肢体检测与恢复系统,对膝、髋伸肌群的工作特点进行了探讨.结果表明:(1)膝关节点在蹬伸过程中的位置变化是向前并且向下,而髋关节点却是向前且偏上;(2)左、右伸膝肌群峰值力矩在高速区有显著性差异,240(°) s以上是速滑的常用速度区;(3)训练中肌群力量的发展往往有收缩速度区的差别.     

篮球专项运动员弹跳力与另类运动素质因素的相关性研究

运用专家评判法、实验测试法,结合实践创新,通过回归分析得出与篮球弹跳力相关性最高的练习手段和素质因素依次有:(1)"中负荷蹬举",反映的是与篮球运动起跳动作结构相一致并伴随伸臂的伸髋,伸膝肌群的速度力量;(2)"大负荷半蹲",反映的是伸髋、伸膝肌群的最大相对力量;(3)"跳深",反映的是伸膝肌群和伸踝(屈足)肌群的反应力量;(4)"六十米加速跑",反映的是加速能力和全身协调发力能力.     

基于表面EMG功率谱和BP网络的多运动模式识别

结合功率谱比值法和BP神经网络提出一种基于表面肌电信号（EMG）的多运动模式识别算法．该算法首先根据表面肌电信号功率谱的特点，提出一种有效的特征提取算法——功率谱比值法；然后将功率谱比值特征作为BP神经网络的输入向量，实现对伸腕、屈腕、张开、合拢四种动作模式的识别，该识别结果可为肌电假手的多种运动模式提供仿生控制的信号源．实验结果表明，该方法对同一健康受试者四种运动模式的识别成功率平均达到95％，而对不同的健康受试者的识别成功率平均达到85％．     

腰背屈伸肌群等速力星重复测量边程中肌力变化特征研究

目的：通过对腰背屈伸运动时一系列肌肉特征参数值的测试和分析,探讨和研究等速运动状态下躯干屈伸动作时屈伸肌的力学特征。结果：（1）等速向心运动时,伸肌的峰值力矩值随角速度的增加而减少（P〈0．05）,屈肌峰值力矩值未见规律性的变化;屈、伸肌的峰值力矩比随角速度的加快而增大,但差异无显著性意义（p〉0.05）。（2）屈、伸肌的峰值力矩先上升后下降。结论：由此看出运动队力量训练进行腰背屈伸肌群等速向心康复训练时宜采用3～6组慢速或中速方式：等速力量评价时应以第3组或／和第4组的测试数据为基础进行评价。     

男子篮球运动员膝关节等速肌力特征分析

运用瑞士Con-trex多关节等速肌力测试与训练系统,对内蒙古师范大学男子篮球二级运动员双侧膝关节进行等速肌力测试,以获得优秀男子篮球运动员下肢肌力的生物力学特性。结果表明:(1)男子篮球运动员双侧膝关节屈伸肌群峰力矩、相对峰力矩和0.2 s时平均峰力矩随着角速度的增加均呈现降低趋势;相同角速度下,伸肌峰力矩高于屈肌峰力矩,差异极显著(P0.01)。(2)膝关节伸肌屈肌的平均功率和相对平均功率均随角速度的增加而增加;膝关节双侧腿伸肌到达峰值力矩的平均时间与角速度随时间的增加而下降。(3)角速度为180°/s和240°/s时,膝关节双侧腿屈伸肌到达峰值力矩的平均时间和平均角度均差异较小。     

基于肘关节表面肌电信号的负载识别

针对大多数肌电信号只进行特定肢体动作识别而没有对肢体进行外加负载识别的问题,提出一种基于表面肌电信号(surface electromyography, s EMG)的负载识别方法。首先,采用4通道表面电极采集肘关节在不同负载下的s EMG信号;然后,利用时域、频域特征提取方法对s EMG信号进行特征提取构成特征向量;最后,利用支持向量机(support vector maching, SVM)、BP神经网络和RBF神经网络对特征向量进行分类识别。结果表明以时域特征值识别,SVM的识别效果最佳,准确率为96.2%;以频域特征值识别,BP神经网络的识别效果最佳,准确率为87.5%;以时、频域组合特征值识别,RBF神经网络的识别效果最佳,准确率为90.4%。可见通过s EMG信号进行负载识别具有一定的可行性,为s EMG信号的广泛应用奠定基础。     

基于独立向量分析的表面肌电信号分解研究

提出一种适用于表面肌电信号分解的变步长的独立向量分析梯度算法,根据表面肌电信号(s EMG)的生理学特性,将独立向量分析(IVA)模型应用到卷积混合肌电信号的频域分离中,提取隐含在s EMG信号中的运动单位动作电位信息。并将该方法与独立分量分析(ICA)方法的分解性能分析比较。实验结果表明,基于IVA盲源分离技术的分解方法能得到较明显的分解效果。     

基于递归量化分析的表面肌电特征提取和分类

利用展拳、握拳和腕屈、腕伸时从前臂分别检测的两路表面肌电（surface electromyography,SEMG）信号,对四种动作进行了分类研究.先采用移动平均法（moving average,MA）和一阶差分法确定SEMG信号中对应的每个动作波形的起止点,再利用递归量化分析（recurrence quantification analysis,RQA）方法提取各种动作波形的非线性特征参量（确定率、递归率等）,由两路SEMG信号的这些特征参量构成特征矢量,输入BP（back propagation）神经网络,完成对不同动作的分类.研究结果表明,将利用递归量化分析得到SEMG信号的几种非线性参量作为特征值,对不同动作进行分类能够获得较高的分类准确率.     

递增负重下人体膝关节控制肌群肌电变化特征的个案研究

为研究不同负重对膝关节主要控制肌群产生的影响,本文运用表面肌电测试仪,对1名体育专业大学生进行了递增负荷的蹲起测试并对测得的表面肌电信号进行AEMG分析,结果显示：负重蹲起时随着负荷量的增加各肌肉平均肌电有逐步增大的趋势;无论在下蹲过程还是在起立过程中股四头肌均起主要作用,且当负重达到75％ RM及以上时股四头肌肌电信号的增长尤为明显;负重蹲起是锻炼股四头肌最有效的手段之一.     

男子水球守门员膝、踝关节屈伸肌群等速肌力实验测量

通过对国家男子水球守门员进行膝和踝关节屈伸等速测试,探讨我国优秀水球守门员膝踝关节屈伸肌群等速肌力水平,诊断膝和踝关节屈伸肌群肌力均衡性,预防因屈伸肌群肌力比值失衡而导致关节肌群运动损伤的发生。研究结果表明,膝和踝关节屈伸肌群测试模式均为等速向心和离心。在测试速度为60°/s和240°/s下,膝关节屈伸肌群向心收缩峰力矩比值的平均值分别为0.5,0.6;在测试速度为60°/s和180°/s时,踝关节屈伸肌群向心收缩峰力矩比值的平均值均为0.3;仅有1名队员两侧踝关节屈肌群离心收缩峰力矩(60°/s)/伸肌群向心收缩峰力矩(240°/s)小于1,其余队员膝踝关节屈伸等速测试时,拮抗肌群离心收缩峰力矩/原动肌群向心收缩峰力矩均大于1.进一步得出国家男子水球守门员膝和踝关节屈肌群向心收缩肌力较弱;膝和踝关节屈伸等速测试时拮抗肌群离心收缩肌力与原动肌群向心收缩肌力均衡。     

基于小波包变换的下肢肌电假肢控制信息源的研究

肌电信号作为下肢假肢的控制信息源必须经过信号处理与特征提取.小波变换能将各种交织在一起的由不同频率组成的混合信号分解成不同频段的信号,检测出许多其他分析方法忽略的信号特性,因此小波变换常被用于表面肌电信号处理.而小波包变换对信号逐渐变宽的频谱可以进一步分割细化,具有良好的局部化品质,比正交小波变换更优越.该文将利用小波包变换方法对站立与行走过程中大腿股四头肌部位的肌电信号进行分析和特征提取,并利用各频段能量构造特征矢量,经过学习矢量量化神经网络训练,能够有效地从股四头肌采集的肌电信号中识别站立及行走的运动模式.     

人体下肢表面肌电信号的检测与分析

人体步行时下肢肌电信号 (EMG)活跃 ,为研究步态周期内 EMG随路况的变化趋势 ,采用了下肢表面 EMG8通道检测装置进行了实验 ,对多人在 6种路况 (或步速 )下行走时的下肢 EMG进行了检测和分析。实验结果表明 ,步行时下肢肌肉活动有一定的规律性 ;各路况信号开始及持续时间、信号绝对值平均、中频等特征值区分明显 ,可以将其应用于智能肌电控制假肢路况模式辨识     

优秀男子跆拳道运动员膝关节肌群肌力测试与特征研究

采用ISOMED2000获得陕西省优秀跆拳道运动员膝关节等速向心收缩的生物力学特征,为我省跆拳道运动员力量训练提供一定的参考依据.研究发现：中快速以及快速条件下膝关节屈伸肌群力量下降较多,需要加强快速以及中快速情况下的力量训练;左右膝关节屈伸肌群等速向心收缩平均功率在300°/s时达到最大值,此角速度下屈伸肌群的爆发力最大;省跆拳道运动员右膝的力量与爆发力强于左膝,建议加强左膝屈伸肌群的力量练习与训练中的实战进攻训练,提高其爆发力;左右膝关节屈伸肌群力量比值不合理,屈肌力量相对较低,建议加强膝关节屈肌群的力量训练;左右膝关节屈肌较伸肌易疲劳（P〈0.05）,应首先加强左右膝关节屈肌的力量耐力.     

举重运动员下肢三关节等速肌力测试分析*

【目的】通过对广西举重运动员下肢髋、膝、踝关节屈伸肌群进行等速向心测试,研究其在不同角速度下相对峰值力矩和峰值力矩比值,找出薄弱肌群,为运动员的力量训练提供科学依据。【方法】使用美国Biodex System 3Pro多关节等速肌力测试与训练系统,测定广西举重队16名重点运动员在60°/s、180°/s、240°/s速度下两侧下肢髋、膝、踝关节屈伸肌群的等速向心峰值力距。【结果】(1)举重运动员髋、膝、踝关节屈伸肌群等速向心收缩的相对峰值力矩男子明显大于女子,并且男女运动员都随运动速度的增加(60~240°/s)而减小;男子左髋屈肌群相对峰值力矩在中速(180°/s)和高速(240°/s)时明显低于右髋,男子右膝伸肌峰值力矩在低速(60°/s)时明显低于左膝。(2)当运动速度从低速(60°/s)增加到高速(240°/s)时,女子举重运动员右髋屈伸肌峰值力矩比值降低的幅度明显大于男子运动员;男子举重运动员在慢速(60°/s)时左膝和右膝屈伸肌峰值力矩比值差别较大,女子举重运动员在慢速(60°/s)和快速(240°/s)时左膝和右膝屈伸肌峰值力矩比值差别较大;举重运动员踝关节背屈跖屈峰值力矩比值在中速(180°/s)时最大,男子举重运动员在快速(240°/s)时最小,女子举重运动员在慢速(60°/s)时最小。【结论】广西举重运动员下肢三关节屈伸肌群等速肌力两侧不平衡,男运动员表现更明显;女子举重运动员的薄弱肌群为右髋屈肌群和左踝背屈肌群;男子举重运动员的薄弱肌群为左髋屈肌群和右膝伸肌群。     

13岁男孩对递增运动的心血管反应和对训练的心血管适应

本研究的目的是用脉搏图法估测13岁男孩对递增负荷运动的心血管反应和评价心血管对运动训练的适应。结果表明,安静时和较小强度运动时,训练前和训练后的心血管动力学参数没有明显的差异（P>0.05）。但进行较大强度运动时,心率和平均动脉压明显较低（P<0.05）,而每搏输出量明显较大（P<0.05）,心输出量没有明显差异（P>0.05）。这些结论提示,训练前递增负荷运动时的心输出量的增加主要依赖于心率的提高,而训练后主要依赖于每搏输出量的增加。这是训练引起的心脏工作效率提高的一个有力证据。     

矢状面髌骨形位参数变化对伸膝机构影响研究

为研究全膝关节置换术后髌骨部分形位参数的变化对伸膝机构性能的影响,建立了以交叉四连杆股胫关节模型为基础的、包含髌股关节模型的矢状面膝关节模型.在伸膝力矩不变的条件下,通过改变髌骨轴线位置,模拟髌骨厚度和高度以及髌骨倾角的变化.计算得到髌骨形位参数变化前后与伸膝机构相关的动力学参数,包括股四头肌力、髌韧带力及髌股关节接触压力的变化.结果表明,髌骨适当后倾对增强伸膝机构功能有利.髌骨厚度处理应根据病患实际情况而定.     

前臂骨间背侧神经分支规律与临床治疗对策

探讨了前臂骨间背侧神经（posterior interosseous nervus,pIN）的分支规律及其在临床对伸肌腱损伤的影响。在24例成人尸体上,通过前臂背侧切口进入,找到穿出该肌深浅头出口之间的pIN。对pIN各分支距起点的距离及pIN支配各伸肌肌支的数目等进行观测。pIN有3处主要分支点：pIN近端：pIN分支至指伸肌肌支（3±1）、尺侧腕伸肌肌支（4±1）处,距pIN出口（24±3）mm,其中指伸肌肌支28例（47%）位于近侧,32例（53%）位于远侧;pIN中端：pIN分支至指伸肌肌支（3±1）、拇短伸肌肌支（1±1）、拇长展肌肌支（2＋1）、小指伸肌肌支（2±1）处,距pIN出口（47±3）mm;pIN远端：pIN分支至拇短伸肌肌支（1±1）,拇长展肌肌支（2±1）,拇长伸肌（2±1）,示指固有伸肌（2±1）处,距pIN出口（81±3）mm。24例中23例获随访,平均随访14个月,3例pIN或其分支损伤完全恢复,最快恢复时间为2个月。pIN分支复杂但有规律可循,其不同节段的损伤产生不同的临床表现,对指导临床治疗有积极的意义。