基于表面肌电信号的绝缘手套法带电作业人员上肢肌肉疲劳分析

绝缘手套法是配网带电作业的主要作业方式,为获取穿戴绝缘手套的带电作业人员上肢肌肉的疲劳特性及其诱发的肌肉骨骼系统疾患(work-related musculoskeletal disorders,WMSDs)的风险,开展了基于表面肌电信号(surface electromyogra-phy,sEMG)的绝缘手套法带电作业人员上肢肌肉疲劳评估研究.针对配网绝缘手套法的典型作业工况,搭建了绝缘手套法带电作业上肢的sEMG试验平台,采集受试者上肢(右手)各目标肌肉在是否穿戴绝缘手套下的sEMG信号;基于时域特征参数积分肌电值(integrated electromyography,IEMG)、均方根值(root mean square,RMS)及频域特征参数平均功率频率(mean power frequency,MPF)、中位频率(median frequency,MDF)对绝缘手套的上肢肌肉疲劳特征进行评估;基于支持向量机(support vector machine,SVM)构建了带电作业人员上肢肱桡肌疲劳状态识别模型.结果表明:穿戴绝缘手套作业时各目标肌肉更容易进入疲劳状态;穿戴绝缘手套作业时,作业人员上肢部位的肱桡肌、肱二头肌、肱三头肌、三角肌的疲劳程度依次递减,与仿真计算的分析结果一致;sEMG时域特征参数IEMG、RMS对作业人员上肢肌肉疲劳的表征效果要优于频域特征参数MPF和MDF;带电作业人员上肢肱桡肌疲劳状态识别模型总体平均准确率为86.56％,能有效识别上肢肱桡肌肌肉疲劳状态.     

基于积分肌电值结合双阈值的s-EMG活动段的检测

为了寻找一个表征肌肉疲劳程度效果较好的参数,分别从时域分析、频域分析中提取相关特征参数进行对比分析.采用基于积分肌电窗口移动平均值结合双门限阈值的方法来区分肌肉动态收缩区和静态收缩区.利用肌肉动态收缩区相关特征值的灵敏度波动比(SVR指数)来表征肌肉疲劳的灵敏度,程序设计采用MATLAB编程.通过仿真实验对时域、频域特征参数随疲劳程度的变化趋势、灵敏性进行分析,发现时域中均方根特征参数对疲劳程度表征效果相对较好;频域中中值频率特征参数对疲劳程度表征效果相对较好.该方法应用在检测肌肉疲劳上具有区分动态、静态收缩区的特点,相比单门限阈值法具有将表面肌电信号的细微特征信息放大、便于识别等优点.     

草原公路行车驾驶员肩部表面肌电信号分析

内蒙古草原具有线形特殊,景观单调等特点,长时间在草原公路行车时极易引起肌肉疲劳。通过检测驾驶员肩部斜方肌的表面肌电信号,使用MPF指标并结合主观问卷调查评估在草原公路驾驶过程中的驾驶员肩部肌肉疲劳。结果表明6名驾驶员的MPF随着驾驶时间延长呈现波动下降趋势,但仅有17%的驾驶员主观感觉到肩部疲劳。实验结束后驾驶员肩部肌肉疲劳累积加重。     

基于表面肌电的草原公路驾驶员局部肌肉疲劳试验研究

为了检测草原公路特殊性对驾驶员颈、肩、腰部肌肉所产生的影响,选取6名驾驶员进行草原公路的实驾试验,使用频域分析方法,获得驾驶员颈部胸锁乳突肌、肩部斜方肌、腰部竖棘肌的平均功率频率(MPF)的变化特征。结果表明:随着驾驶时间的延长驾驶员的各部位肌肉会出现疲劳,且各部位肌肉的MPF变化程度存在差异性:4位驾驶员胸锁乳突肌在50 min出现深度疲劳,6位驾驶员斜方肌在80 min达到不可恢复的疲劳,6位驾驶员腰部竖棘肌在60~80 min内出现了MPF的最低点。女性的腰部竖棘肌比男性更容易抵抗疲劳。     

基于肌音信号的四种手部动作模式的识别方法

肌音（MMG）是指肌肉收缩时发出的2～100 Hz的低频＂声音＂。近年来,有研究将前臂肌音信号作为生理信号源应用于假肢手的控制,并取得了一定的进展。利用主成分分析法（PCA）对多通道采集的前臂肌音信号的18个时、频域特征的特征空间进行降维,并采用线性分类器对4种手部动作模式（手掌握紧、手掌张开、腕部弯曲、腕部伸直）进行...     

手臂疲劳时表面肌电信号特征

为了解表面肌电信号(surface electromyography, sEMG)特征的变化规律,找出更加有效的疲劳特征参数组合,通过回归分析和皮尔逊相关系数分析的方法研究了6名受试者负重状态下,手臂表面肌电信号的时域、频域和时频域特征参数与主观疲劳感量表(rating of perceived exertion, RPE)之间的关系。结果表明:随着负重时间的持续,sEMG的时域特征均方根值(root mean square, RMS)和积分肌电值(integrated electromyography, iEMG)有上升趋势,频域特征平均功率频率(mean power frequency, MPF)、中值频率(media frequency, MF)有下降趋势,而时频域特征瞬时平均频率(instantaneous mean power frequency, IMPF)、瞬时中值频率(instantaneous median frequency, IMF)出现先短暂上升然后下降趋势。对各特征参数进行非线性拟合,发现RMS和iEMG幂函数拟合优于指数函数拟合,而MPF、MF、IMPF和IMF指数函数拟合优于幂函数。对联合特征参数进行多元回归分析,发现RMS与MF组成的回归模型判定系数R~2最大。可见RMS与MF相结合作为评估肌肉疲劳的联合参数更加合理有效。     

基于互Wigner-Ville分布的表面肌电信号瞬时频率估计

当一块肌肉完成持续的收缩时,所记录的表面肌电信号的分析是一个用于评价局部疲劳进行性的有用的工具.在肌肉静态收缩期间,表面肌电信号功率谱的平均频率和中值频率常被用作肌肉疲劳的指示器.为了评价周期性动态收缩期间的局部肌肉疲劳,针对肌肉动态收缩时表面肌电信号的特点,提出了基于互Wigner-Ville分布的瞬时频率检测方法.通过一个类似于表面肌电信号统计性质的模拟的随机过程,评价了这一算法的估计误差.理论和实验证明,瞬时频率可以在较低的信噪比下很好地适合跟踪由于肌肉疲劳引起的频谱变化.     

拮抗肌对的协同控制与EMG信号的中值频率关系

探讨在持续恒力收缩时,正常人体肘关节主动肌和桔抗肌的协同作用原理与它们的表面EMG信号中值频率(Median Frequency,MF)的变化趋势,研究它们的疲劳行为。十五个正常受试者的实验数据统计结果表明,拮抗肌的SEMG/MF高于主动肌;随着收缩时间的增加,主动肌和拮抗肌的MF几乎以相同的速率下降;收缩力越大,它们的两条拟合直线之间的距离、互相关系数、下降速率也越大;关节的角度的变化对上述结论似乎没有明显的影响。这些结论对屈曲和伸展模式都成立。利用人体组织的幅度衰减特性和频率衰减特性,神经肌肉系统的“共驱动”概念对上述结果进行了讨论。     

不同强度快速伸膝运动对股四头肌肌电图平均功率频率和输出功率的影响

为研究不同强度快速伸膝运动对股四头肌群表面肌电信号（surface electromyography,s EMG）的平均功率频率（mean power frequency,MPF）下降率和伸膝平均输出功率下降率的影响及相关性,探讨了动态肌肉运动的中枢控制理论,以17名男性大学生为研究对象,让他们下肢负荷分别为105.8,140.9,176.4 kg时,以最快速度完成30次蹬踏运动.采集股四头肌s EMG信号和每次动作时间、距离,考察了3种负荷对股四头肌（外侧）、股四头肌（内侧）和股直肌MPF及输出功率的影响.结果显示：不同强度快速伸膝运动下股四头肌s EMG信号MPF随次数而下降,与以往静态研究相一致;MPF下降斜率没有差异;平均输出功率下降斜率有差异,在短时爆发力运动中,3个负荷输出功率分别呈现上升、不变和下降的趋势.     

基于肌音信号的虚拟假肢控制

将肌音(Mechanomyography,MMG)信号作为假肢控制的生理信号源,实现了对于虚拟假肢的抓放控制。针对手部在握紧-张开动作过程中前臂肌肉声音信号,提取动作信号的7种时域特征并利用线性分类器进行分类识别,用以分辨手部动作类型,正确率为(95.63±2.55)%,并利用辨识结果产生控制信号实现对虚拟手的控制。结果表明肌音信号的动作判断具有很高的正确率,为利用肌音信号控制假肢提供了依据。     

肌肉疲劳过程中电诱发表面肌电信号的小波分析

分析由电刺激腓肠肌得到的表面肌电信号(Surface electromyography, SEMG),研究肌肉疲劳过程中表面肌电信号的特征,采用小波分析的方法,选择与M-波形状相似的小波函数,对其两个半波进行小波变换,分别分析两个半波在时域波形的拉伸程度,确定以小波变换尺度为主要依据的肌肉疲劳指数,实现疲劳状态的定量描述.该方法克服了傅里叶变换在时域中没有分辨率,信号在某一时刻变化将影响整个频谱特性的缺点,确定了特异性和可靠性良好的表征肌肉疲劳的SEMG指标,为进一步应用这些指标评价肌肉功能状态提供理论依据.     

基于超声图像的运动肌肉疲劳研究?

分析了运动肌肉疲劳前后肌肉形态结构参数的变化,为运动肌肉疲劳评价提供参考.文中应用B型超声技术,测量9名男性志愿者在递增负荷功率自行车运动疲劳前后下肢肌肉的肌肉厚度、羽状角并对其进行分析.结果表明功率自行车运动疲劳后,不同被测肌肉的肌肉厚度、羽状角较疲劳前显著增加(P0.05),其中大腿股外侧肌、股内侧肌的厚度变化率、羽状角变化率较大.得出了运动肌肉疲劳前后肌肉的肌肉厚度和羽状角发生变化,提示其可结合传统的表面肌电信号评估肌肉疲劳.     

短时睡眠过程中睡眠阶段的特征提取和分类

研究对象为白天短时睡眠时记录下来的多导睡眠生理数据,主要是为了提取睡眠过程中出现的睡眠各阶段的特征,并实现自动分期.首先,同步采集了白天20～30 min的短时睡眠过程中的脑电图(EEG)等生理数据;然后利用快速傅里叶变换(FFT)对采集到的数据进行频谱分析,提取睡眠各阶段的频域特征;最后采用支持向量机对短时睡眠数据进...     

基于sEMG的静态坐姿肩部斜方肌疲劳研究

肩部肌肉疲劳是静态坐姿工作人员中普遍存在的职业健康问题,明确工作人员肩部肌肉出现不同状态的时间有利于预防静态坐姿工作人员肩部疾患的发生。利用表面肌电信号(surface electromyographic,s EMG)实验分析法,对20名无肩部疾患大学生志愿者的斜方肌部分进行无侵入性肩部肌肉信号实时监测。分析中位频率和肌肉电活动水平随时间变化的斜率情况,结合频谱振幅联合分析(JASA)方法确定了工作人员在工作过程中肌力增加,减少,恢复和疲劳四个状态的对应时间。实验表明在整个工作过程中肌力的增加是围绕着其他几类状态反复出现的,工作人员在工作到80~90分钟进入疲劳状态,持续疲劳一段时间后,肌力先增后减,从而发现其可能是造成静态坐姿肩部肌肉疾患的原因之一。     

高原公路线形对驾驶员肌电特性影响试验分析

为了解高原公路线形对驾驶员肌电特性影响,寻求提高行车安全途径以及今后道路线形设计参考依据。通过在新疆帕米尔高原G314路段进行驾驶员行车试验,利用生物反馈仪提取受测驾驶员肌电信号,利用频域分析方法选取平均功率频率(MPF)作为测评指标,定量分析其在海拔与道路线形影响下的变化规律,同时建立关系模型。分析结果表明:驾驶员颈部MPF会随着海拔的升高而减小;平曲线半径逐渐减小的路段上,驾驶员颈部MPF会减小,而纵坡度变化对MPF的影响并不显著;线形组合值增大会导致驾驶员颈部MPF减小;海拔与线形组合值共同影响下,驾驶员颈部MPF变化明显,海拔越高、线形组合值越大,驾驶员颈部MPF越小。     

肌肉疲劳时肌氧与EMG参数的变化及其内在联系

研究目的是探讨运动肌肉疲劳是否是由缺氧引起的,为运动肌肉疲劳机制研究提供可能的理论依据.肌肉疲劳评定使用肌电图,肌氧含量测定采用NIRS,实验中同时测量BL.结果发现肌氧含量与IEMG呈显著负相关(r=-0.852∽-0.986),说明肌肉活动取决于局部氧代谢状况,缺氧可能是导致肌肉疲劳的主要因素.     

表面肌电信号(SEMG)分析在生物力学领域中的应用

表面肌电信号是一种使用表面电极来探索和记录肌肉表面电活动的技术。肌电信号在生物力学领域中主要被用来作为肌肉开始激活的指标,同时作为肌肉收缩产生力量以及肌肉内部产生疲劳的指标等。表面肌电信号作为研究肌肉的一种方法,告诉我们肌肉是否被激活、激活的程度大小和疲劳时激活的程度等。旨在着重讨论生物力学领域中的一些特定的表面肌电信号分析方面中的比较类型分析和频率疲劳分析问题。     

不同负重、坡度和速度背包任务下的背部肌肉疲劳评估

为评估不同条件下男、女性背包作业过程中的肌肉疲劳状况,设计男、女性背包徒步行走试验范式。分别测量任务前、后参与者背部肌肉肌力的最大随意收缩力f_MVC和f′_MVC、心率R_h、最大耐受时间T_me,并给予博格体力消耗的主观疲劳感知评分E_rp。12名大学生参与者(6名男性和6名女性)被要求背着装有哑铃(重量分别为0、自身体重的12.5%和25%)的背包,以3种不同的速度(2、4、6 km/h)和两种不同的坡度(0°、10°)在跑步机上行走,直至因劳累而无法继续为止。结果表明：背包任务后,背部肌力S_b值下降,主观疲劳评分E_rp值增大;相比女性,男性肌力下降快,抗疲劳性强,但女性的疲劳感知能力较男性强。研究成果助力提升从业人员的作业设计和生活安排合理化,从而预防肌肉骨骼疾病(musculoskeletal diseases, MSDs)风险。     

表面肌电在体育科学研究领域中的应用进展

肌电是唯一一个能连接神经系统,并直接反映运动中肌肉收缩的电信号载体。本文主要运用文献资料法对表面肌电在体育科学研究领域中的应用作一个简要的回顾,从而了解肌肉收缩时神经-肌肉的工作机制。研究结果表明:表面肌电技术涉足体育科学领域的研究虽尚处初级阶段,但应用极为广泛,主要表现为用于评定肌肉运动产生的疲劳、肌电与肌力的关系、肌肉活动的协调性与贡献度以及运动选材等领域。     

表面肌电在体育科学研究领域中的应用进展

肌电是唯一一个能连接神经系统,并直接反映运动中肌肉收缩的电信号载体。本文主要运用文献资料法对表面肌电在体育科学研究领域中的应用作一个简要的回顾,从而了解肌肉收缩时神经-肌肉的工作机制。研究结果表明：表面肌电技术涉足体育科学领域的研究虽尚处初级阶段,但应用极为广泛,主要表现为用于评定肌肉运动产生的疲劳、肌电与肌力的关系、肌肉活动的协调性与贡献度以及运动选材等领域。