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.     

肌肉组织疲劳过程的超声衰减特征

基于超声波在生物软组织中的传播机理以及肌肉疲劳过程中组织厚度、弹性等特征的变化,研究了超声衰减特性与肌肉疲劳过程的相关性,理论分析了超声波幅度随肌肉疲劳的变化规律。设计针对右肱二头肌的实验,探讨了激励声波在逐渐疲劳的组织中传输的响应规律。同步采集表面肌电信号,研究肌肉疲劳过程中肌电信号与超声衰减特征的相关性。理论分析及实验结果表明,在肌肉疲劳过程中,随着疲劳程度的增强,超声波传输后平均能量幅度逐渐减小,其减小趋势满足指数衰减规律,同时同步采集的表面肌电信号均方根值呈线性增加趋势。     

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.     

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.     

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。     

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.     

基于表面肌电的工人上肢肌肉疲劳试验研究

当人体进入疲劳状态时,表面肌电信号会发生相应的变化。为了探讨工人在持续上肢作业时肌肉疲劳对人体肌电信号的影响,针对疲劳与肌电信号的关系提出评价肌肉疲劳的数学模型,选取10名健康受试者进行机械操作与重物搬举作业。同时,使用表面肌电测试分析仪对肌电信号进行实时监测,采用方差分析、t检验和非线性拟合方法对疲劳与肌电信号的关系进行分析。结果表明,肌电信号的波动程度对生理疲劳有显著变化,上肢肌肉疲劳程度越重,其肌电信号恢复至正常值越久。非线性拟合结果显示,上肢肌肉疲劳的发展趋势呈现出"S型"的趋势。据此提出,疲劳失稳期前让受试者休息,可以减缓或延迟生理疲劳的发生。     

表面肌电在攀岩训练中的应用研究

肌肉疲劳产生过程中,肌电图的振幅和频谱指标均会产生相应变化.运用肌电图对运动员肌肉状态指标的评定可以对运动训练起指导作用.肌电图在攀岩领域的应用还比较少,通过对攀岩运动员在间歇训练法训练时的上肢主要做功肌肉左右腕屈肌、左右腕伸肌的的表面肌电信号(sEMG)进行分析,观察肌电图的变化情况,探讨肌电图在攀岩运动过程中应用的可行性.     

基于织物传感器所测肌肉厚度特征的肌肉疲劳监测（英文）

骨骼肌疲劳监测是康复医疗和运动科学等领域热点课题。然而受传感器的尺寸和价格所限,目前的肌肉疲劳监测技术不适用于运动场景。该研究基于织物应变传感器的穿戴式智能带测量人体上臂肱二头肌的厚度变化,以期辅助常规肌电图(electromyography, EMG)传感器监测肌肉疲劳。测试方案选用哑铃弯举动作,采用EMG过零率和EMG中位频率检验新提出的2个基于厚度的肌肉疲劳指标,即电阻中位频率和电阻所围面积。结果显示,EMG中位频率和电阻中位频率相关系数达0.781 5,P值为0.022 0;EMG过零率和电阻所围面积相关系数达0.874 7,P值为0.004 5。结果表明,基于厚度的肌肉疲劳指标与常用的基于EMG的疲劳指标显著相关。该研究验证了使用面向可穿戴的柔性传感器在运动中监测肌肉疲劳的可行性,显示出该类传感器在肌肉疲劳监测研究领域的广阔前景。     

竞技体育运动性疲劳的诊断和恢复

随着现代竞技体育的飞速发展,体育运动的强度越来越大,运动性疲劳也越来越受到广大教练员和运动员的关注。本文通过对运动性疲劳的概念、特点进行综合分析,从生理学角度为运动性疲劳的诊断提供依据,并找到促进疲劳恢复的有效方法。     

Sarcolemma-localized nNOS is required to maintain activity after mild exercise

Many neuromuscular conditions are characterized by an exaggerated exercise-induced fatigue response that is disproportionate to activity level. This fatigue is not necessarily correlated with greater central or peripheral fatigue in patients, and some patients experience severe fatigue without any demonstrable somatic disease. Except in myopathies that are due to specific metabolic defects, the mechanism underlying this type of fatigue remains unknown. With no treatment available, this form of inactivity is a major determinant of disability. Here we show, using mouse models, that this exaggerated fatigue response is distinct from a loss in specific force production by muscle, and that sarcolemma-localized signalling by neuronal nitric oxide synthase (nNOS) in skeletal muscle is required to maintain activity after mild exercise. We show that nNOS-null mice do not have muscle pathology and have no loss of muscle-specific force after exercise but do display this exaggerated fatigue response to mild exercise. In mouse models of nNOS mislocalization from the sarcolemma, prolonged inactivity was only relieved by pharmacologically enhancing the cGMP signal that results from muscle nNOS activation during the nitric oxide signalling response to mild exercise. Our findings suggest that the mechanism underlying the exaggerated fatigue response to mild exercise is a lack of contraction-induced signalling from sarcolemma-localized nNOS, which decreases cGMP-mediated vasomodulation in the vessels that supply active muscle after mild exercise. Sarcolemmal nNOS staining was decreased in patient biopsies from a large number of distinct myopathies, suggesting a common mechanism of fatigue. Our results suggest that patients with an exaggerated fatigue response to mild exercise would show clinical improvement in response to treatment strategies aimed at improving exercise-induced signalling.     

一种基于sEMG信号多重分形的肌肉疲劳特征分析方法

针对由表面肌电信号(sEMG)非平稳、非线性、自相似性等复杂特性导致的肌肉疲劳估计不准的问题,提出一种基于sEMG信号多重分形降趋移动平均法(MFDMA)的肌肉疲劳特征分析方法。首先,利用MFDMA方法对采集的sEMG信号、洗牌信号和高斯白噪声信号进行非线性动力学分析;其次,利用MFDMA方法计算sEMG信号的多重分形谱宽度、Hurst指数变化差值、概率测度值和峰值奇异指数4种多重分形特征;最后,利用t-检验法分析肌肉疲劳与非疲劳状态下的多重分形特征的显著差异性。结果表明,MFDMA方法能够描述sEMG信号的多重分形行为,谱宽等多重分形特征在肌肉疲劳与非疲劳状态下具有显著性差异。所提方法能够可靠表征运动性肌肉疲劳,可为肌肉疲劳识别模型建构、康复医学研究提供特征参考。     

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。     

人参皂甙Rb1和人参总皂甙对运动性疲劳大鼠骨骼肌生化指标的影响

探讨人参皂甙Rb1和人参总皂甙对运动性疲劳大鼠骨骼肌生化指标的影响,将大鼠分为空白组、模型组、人参皂甙Rb1组和人参总皂甙组。采用中等强度的跑台运动建立动物模型,给药后运动连续实验两周后,检测骨骼肌线粒体膜电位、胞内钙离子含量、MDA含量、SOD活性和葡萄糖含量。结果发现人参皂甙Rb1和人参总皂甙都能抑制骨骼肌细胞内钙稳态失衡和线粒体膜电位降低、降低骨骼肌细胞MDA含量、增强SOD活性、增加从血液摄取的葡萄糖含量（均有P〈0.05）,从而抑制运动所致骨骼肌细胞损伤、发挥抗运动性疲劳作用。但在恢复膜电位和降低MDA含量方面,人参总皂甙效果更优;而在恢复线粒体内游离钙含量、提高SOD活性和摄取葡萄糖方面,人参皂甙Rb1的效果更明显。     

运动性疲劳产生的机制及其消除途径综述

通过文献资料法，从生理生化角度，对运动性疲劳的定义、产生机制及其消除途径进行全方位地阐述。为全面系统地认识运动性疲劳产生的机制提供了有效的途径，同时筛选出一些对消除运动性疲劳较为有效的手段和方法，以供参考讨论。     

运动员运动性疲劳的诊断与恢复措施

无论从事任何一项体育运动训练,都会发生身体不同部位以及不同程度的运动性疲劳。运动性疲劳是由负荷运动引起的机体机能能力或工作效率下降的一种生理现象。本文通过对运动性疲劳的诊断与恢复措施的探讨,意在使从事体育锻炼的读者能够科学的诊断出自己是否处于疲劳阶段及疲劳的程度,并能够学会运用科学的方法去更快,更完全的从疲劳中恢复过来。精力旺盛的投入到训练、学习和工作中去。     

普通高校乒乓球课女生运动性疲劳分析

运用文献法、调查法与分析法,对普通高校乒乓球课女生运动性疲劳产生的原因及对策进行分析与研究,旨在发现乒乓球教学中运动性疲劳产生的规律,为更好的完成高校体育教育目标服务。研究表明:普通高校乒乓球课女生运动性疲劳产生原因来自三个方面,一是教师教学方面;二是女生生活习惯方面;三是女生身体、生理健康方面;其中教师教学是主要方面因素。     

运动性肌肉损伤的表现、机制及治疗方法的探讨

运动性肌肉损伤是体育运动中常见的一种现象。本文运用文献资料法对运动性肌肉损伤的表现和机制进行了论述,并提出了一些运动性肌肉损伤的治疗方法,为科学有效地治疗运动性肌肉损伤提供参考。     

析运动性疲劳的预防及其消除

本文运用文献资料法和逻辑分析法,通过对5种具有代表性的运动性疲劳的生理机制的分析,重点论述预防运动性疲劳的方法和消除的措施。