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下肢重复蹬伸至力竭过程中肌肉功能网络拓扑特性
1
作者 张陈 冉令华 +4 位作者 呼慧敏 张欣 周子健 徐红旗 史冀鹏 《中国组织工程研究》 CAS 北大核心 2025年第12期2513-2520,共8页
背景:表面肌电已经被广泛用于监测肌肉疲劳,但传统肌电指标通常针对于单块肌肉,无法评价一组肌肉在疲劳过程中的变化。目的:建立肌肉功能网络,提取复杂网络参数,研究不同疲劳程度下的肌肉功能网络拓扑特性变化,为疲劳的监测、预防提供... 背景:表面肌电已经被广泛用于监测肌肉疲劳,但传统肌电指标通常针对于单块肌肉,无法评价一组肌肉在疲劳过程中的变化。目的:建立肌肉功能网络,提取复杂网络参数,研究不同疲劳程度下的肌肉功能网络拓扑特性变化,为疲劳的监测、预防提供理论和方法依据。方法:11名受试者进行直到力竭的50%1RM单腿下肢蹬伸运动,同步采集股直肌、股外侧肌、股内侧肌、股二头肌长头、胫骨前肌、腓肠肌外侧肌、腓肠肌内侧肌7块肌肉的肌电信号,以及心电信号和Borg CR-10量表评分;根据Borg CR-10量表评分划分为轻度、中度和重度三个疲劳阶段,采用心率和心率变异性验证疲劳阶段划分的有效性;以7块肌肉为节点,使用肌肉信号的相干性构建肌肉功能网络,提取聚类系数、平均加权度、全局效率、特征向量中心性4个复杂网络参数;提取肌电信号的均方值振幅、中位频率、瞬时平均频率和共激活比4种指标,并在3种疲劳程度下进行比较。结果与结论:①3种疲劳阶段在心率及心率变异性上产生显著性差异,证明了疲劳阶段划分的有效性;②对于不同肌肉在3种疲劳程度下的肌电指标:均方值振幅和共激活比未表现出差异,中位频率在股外侧肌、股内侧肌和股二头肌长头表现出稳健的疲劳趋势,瞬时平均频率则在股直肌、股外侧肌、股内侧肌和股二头肌长头表现出稳健的疲劳趋势;瞬时平均频率的性能优于中位频率和均方值振幅,但三者仅在主要工作肌群能够获得较好的稳健趋势,共激活比不受疲劳因素的影响;③股外侧肌-股内侧肌、股外侧肌-股二头肌长头、股外侧肌-腓肠肌内侧肌和股内侧肌-股二头肌长头连接强度逐渐增加,平均加权度、聚类系数和全局效率在疲劳后表现出显著差异,并且与疲劳程度之间显著相关。结果表明:肌肉功能网络内的连通强度变化能够反映疲劳过程� 展开更多
关键词 肌肉功能网络 下肢蹬伸 膝关节 肌电 Borg CR-10量表 疲劳 运动损伤 复杂网络指标 相干性
基于表面肌电信号的不同步行速度下肌肉协同及肌肉功能网络分析 被引量：1
2
作者 崔彩虹 缪华聪 +2 位作者 梁铁 刘秀玲 刘晓光 《生物医学工程学杂志》 EI CAS 北大核心 2023年第5期938-944,共7页
深入了解步行过程中的下肢肌肉协作机制是提高神经肌肉功能障碍患者步态康复疗效的关键。本文研究了步行速度的变化对下肢肌肉协同模式及肌肉功能网络的影响。招募了8名健康受试者分别以三种不同速度在跑步机上执行步行任务,同步采集右... 深入了解步行过程中的下肢肌肉协作机制是提高神经肌肉功能障碍患者步态康复疗效的关键。本文研究了步行速度的变化对下肢肌肉协同模式及肌肉功能网络的影响。招募了8名健康受试者分别以三种不同速度在跑步机上执行步行任务,同步采集右下肢8块肌肉的表面肌电信号(sEMG),通过非负矩阵分解(NNMF)方法提取肌肉协同模式,利用互信息(MI)方法分别构建alpha频段(8~13 Hz)、beta频段(14~30 Hz)和gamma频段(31~60 Hz)肌肉功能网络,引入复杂网络分析方法量化不同网络差异。肌肉协同分析提取到5个肌肉协同模式,步行速度的变化没有改变肌肉协同的数量,但导致了肌肉权值的变化;肌肉网络分析发现在同一速度下,高频段具有更低的全局效率和聚类系数,随着步行速度的增加,局部肌肉之间的连接强度增加。研究结果表明不同速度的步行运动存在不同的肌肉协同模式和肌肉功能网络,本研究为探索不同步行速度下肌肉协同机制提供了新的视野,有望为神经肌肉功能障碍患者的步态功能评估提供理论支撑。 展开更多
关键词 表面肌电图 步行运动 肌肉协同 肌肉功能网络
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面向外骨骼机器人的肌肉功能网络构建及分析 被引量：5
3
作者 陈玲玲 张存 +3 位作者 宋晓伟 张腾宇 刘笑天 杨泽坤 《生物医学工程学杂志》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期565-572,共8页
外骨骼护理机器人是典型的人机共驱动系统,为了充分发挥人的主观控制能力与动作导向能力,需要全面分析外骨骼穿戴者在搬运患者过程中表面肌电信息的空间分布情况和内在联系。针对肌电电极位置选择以及各通道间的内在关系等问题,将上肢... 外骨骼护理机器人是典型的人机共驱动系统,为了充分发挥人的主观控制能力与动作导向能力,需要全面分析外骨骼穿戴者在搬运患者过程中表面肌电信息的空间分布情况和内在联系。针对肌电电极位置选择以及各通道间的内在关系等问题,将上肢肌群复杂系统抽象为肌肉功能网络。首先,利用互信息分析上肢各肌电通道间的关联特性,构建肌肉功能网络;其次,通过计算网络的节点特性指标,分析不同运动过程中肌肉功能网络特点;最后,利用节点收缩法确定反映用户运动意图的关键肌群,分析搬运过程各阶段的肌肉功能网络特性。实验证明,该方法可以快速有效地确定肌电采集位置,关键肌群的肌肉功能网络特性可以有效区分搬运过程的各阶段,为上肢神经控制与身体运动的关系解码提供了新思路和新方法。 展开更多
关键词 外骨骼护理机器人 表面肌电信号 肌肉功能网络 上肢肌群 节点收缩法
原文传递
基于表面肌电的下肢肌肉功能网络构建及其应用研究 被引量：9
4
作者 陈玲玲 李珊珊 +1 位作者 刘作军 张燕 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第3期407-417,共11页
在肌电控制下肢康复辅具研究中,合适的肌电采集位置是运动模式识别的前提与基础.针对目前肌电采集位置缺乏成熟理论依据和统一标准的问题,选取90个下肢肌电采集点作为节点,通过计算节点间的肌电相关性,构建下肢肌肉功能网络,证明其具有... 在肌电控制下肢康复辅具研究中,合适的肌电采集位置是运动模式识别的前提与基础.针对目前肌电采集位置缺乏成熟理论依据和统一标准的问题,选取90个下肢肌电采集点作为节点,通过计算节点间的肌电相关性,构建下肢肌肉功能网络,证明其具有小世界特性.实验结果表明:不同运动模式的网络具有明显的拓扑结构差异,通过网络特性分析可以确定与模式关联度大的肌电采集位置,取得较好的运动模式识别结果.通过构建及分析下肢肌肉功能网络,深入了解下肢运动模式更替过程中的肌肉协同工作机制,为下肢康复辅具控制中肌电采集位置的确定提供了理论支持. 展开更多
关键词 复杂网络 下肢肌肉功能网络 肌电信号 节点重要度 拓扑特性
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