基于表面肌电分解的皮层肌肉耦合机理研究

基于表面肌电信号分解还原了肌电信号最原始的组成成分,通过分解后肌电信号段的特征研究神经肌肉系统中脑肌电信息传递规律,可以从生物电信息传递机理探索人体运动的本质.本文分别采集了9名受试者最大抓握力量的15%和30%(15%MVC、30%MVC)所对应的EEG(Electro Encephalo Graph)和sEMC(surface Electro Myo Graphy)信号,以形态学分解为基础对sEMG信号进行模板重构分解,获得运动单元动作电位MUAP(Motion Unit Action Potential),提取MUAP的幅值、数量和发射速率作为特征,基于该类特征与同步脑电信号的变化趋势以及传递熵值探索大脑皮层与肌肉的信息传递规律.不同抓握力量水平下,30%MVC提取的3个特征均比15%MVC的数值更显著,但两种力量水平提取的3个特征随同步脑电变化趋势相同:当EEG信号形成波峰或波谷信号时,MUAP数量、幅值和发射速率特征均呈现增加的变化趋势,其中MUAP幅值的增加趋势最为明显,且MUAP幅值特征与同步EEG信号的耦合(TE传递熵值)效果最好.虽然力量水平的不同会影响脑肌电信号强弱,但总体呈现的信息传递规律是一致的:当肢体肌肉收缩脑电信号增强而形成波峰或波谷时,MUAP数量、幅值和发射速率3个特征值均呈现上升的变化趋势,其中MUAP幅值特征响应效果最好,该特征能较好体现人体运动控制过程中神经肌肉系统中的信息传递规律.

表面肌电信号在肌肉疲劳研究中的应用综述

肌肉疲劳是肌肉在运动或劳动过程中遭受到过度使用或持续负荷后出现的生理现象,目前解析疲劳机制仍是复杂且多层次的研究难题。近年来,基于表面肌电信号的肌肉疲劳研究方法成为关注焦点,先进的信号处理技术和机器学习算法的应用提高了对表面肌电数据的解码能力,深化了对肌肉疲劳机制的理解,为提升运动表现、预防运动损伤以及改善康复治疗提供了重要的技术支持。对近几年基于表面肌电信号的肌肉疲劳研究进行了全面综述,阐述了肌肉疲劳的定义以及目前常用的检测方法,并指出各种方法的特点和适用范围;从时域、频域、时频域等线性特征和使用非线性参数的方式详细介绍了表征肌肉疲劳的肌电特征,同时探讨了这些特征的优点与局限性;结合表征疲劳特征作为输入数据,对常用于肌肉疲劳的分类算法进行了探究,从机器学习和深度学习算法两个方面准确归纳了各算法的适用条件和优劣势;指出了现阶段肌肉疲劳研究所面临的挑战,并在提出可行解决方案的基础上,展望了未来的研究方向。

肌电生物反馈治疗早期脑卒中偏瘫患者上肢功能障碍的疗效分析

目的:探讨肌电生物反馈治疗早期脑卒中偏瘫患者上肢功能障碍的疗效。方法:选取2019年11月—2020年1月于吉林大学第二医院康复医学科早期脑卒中偏瘫后上肢功能障碍患者42例,随机分为对照组20例和观察组22例,所有患者均接受常规康复治疗(物理治疗、作业治疗、针灸治疗),观察组在常规康复治疗的基础上,加用上肢腕伸肌群肌电生物反馈治疗。两组于治疗前、治疗后分别采用日常生活活动(ADLs)评分、肌电生物反馈(EMG)波幅、Brunnstrom分期、Fugl-Meyer运动功能量表(FMA)对偏瘫患者的上肢功能进行评定。结果:观察组治疗后ADLs评分、EMG波幅、Fugl-Meyer评分均高于治疗前(P<0.05),且均高于对照组(P<0.01);观察组Brunnstrom分期上肢功能达到IV级及以上者多于对照组(P<0.05)。结论:肌电生物反馈疗法有助于早期脑卒中偏瘫患者上肢运动功能恢复,提高患者日常生活能力。

术前盆底肌电生理参数对前列腺癌根治性切除术后早期尿失禁的预测价值

目的:探索术前盆底肌电生理参数对前列腺癌术后尿失禁风险的预测价值。方法:选择2020年1月至2022年10月在北京大学第一医院泌尿外科行根治性前列腺切除术患者的病例资料进行回顾性分析,记录患者的年龄、体重指数(body mass index,BMI)、国际前列腺症状评分(international prostate symptom score,IPSS)、前列腺特异性抗原(prostate-specific antigen,PSA)水平、Gleason评分、手术方式、是否尿道功能重建、是否淋巴结清扫、性神经是否保留、留置导尿时间、D’Amico风险分级、美国麻醉医师协会(American Society of Anesthesiologists,ASA)评分、查尔森(Charlson)合并症指数、术后随访时间、前列腺体积,以及盆底肌电生理参数(前静息均值、快肌均值和慢肌均值)。通过多因素Logistic回归分析,筛选出影响术后早期尿失禁发生的独立危险因素,并通过计算受试者工作特征曲线(receiver operating characteristic,ROC)下面积,评估盆底肌电参数的预测效能,再利用约登指数(Youden index)并结合临床意义,共同确定术后早期尿失禁发生的最佳临界值。结果:纳入患者271例,术后自主控尿率为81.9%。患者快肌评分为23.5(18.2,31.6)分,慢肌评分为12.5(9.6,17.3)分,179例(66.1%)患者未保留性神经,110例(40.6%)患者进行了尿道功能重建。高龄和盆底快肌评分低被确认为尿失禁发生的独立危险因素。≤60岁患者是≥70岁患者自主控尿率的5.482倍(95%CI:1.532~19.617,P<0.05);患者的盆底快肌评分与尿失禁恢复的关系密切(OR=1.209,95%CI:1.132~1.291,P<0.05)。当术前盆底快肌评分的最佳临界值设定为18.5分时,ROC的敏感度和特异度分别为80.6%和61.2%。结论:术前盆底肌电生理参数对于前列腺癌术后尿失禁风险表现出较好的预测准确性和临床应用性,能够用于前列腺癌术后尿失禁风险的早期识别,其中年龄和盆底快肌评分是重要的预测因子。

低能量激光疗法联合肌电图触发神经肌肉刺激对亚急性缺血性脑卒中患者的影响

目的 分析低能量激光疗法(LLLT)联合肌电触发神经肌肉电刺激(ETNS)对亚急性缺血性脑卒中患者上肢功能和生活质量的影响。方法 纳入2020年1月至2023年10月滨州医学院附属医院收治的亚急性缺血性脑卒中患者52例,随机信封法分为对照组(26例)及观察组(26例)。在治疗前(入组当天)及治疗后(入组后5个月时)采用Fugl-Meyer运动功能评分-上肢(FMA-UE)、躯干损伤量表(TIS)、Wolf运动功能测试量表(WMFT)-时间(TS)及-功能能力(FS)、中文版脑卒中生活质量量表(SS-QOL)对患者进行评估。结果 观察组治疗后FMA-UE评分、TIS评分、WMFT-FS评分、SS-QOL评分较治疗前升高(P<0.05),且显著高于对照组治疗后(P<0.01);观察组治疗后WMFT-TS评分较治疗前降低(P<0.05),且显著低于对照组治疗后[(39.42±11.65)分vs(46.12±11.89)分,P=0.045]。结论 LLLT联合ETNS在改善亚急性缺血性脑卒中患者上肢功能、生活质量方面具有较好的效果。

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。

术前量化排尿训练联合术后盆底肌电刺激在前列腺癌根治术患者中的应用

目的 探讨术前量化排尿训练联合术后盆底肌电刺激对前列腺癌根治术患者的影响。方法 前瞻性纳入南京市第一医院2019年9月至2022年9月拟行前列腺癌根治术治疗的100例患者,以随机数字表法将其分为对照组与观察组,各50例。对照组接受术前常规护理与术后盆底肌电刺激,观察组在此基础上给予术前量化排尿训练。比较两组干预前后尿流动力学及排尿情况,并观察尿管拔除后24 h内及术后3个月排尿障碍发生情况。结果 干预后,两组膀胱容量、膀胱逼尿肌压力、尿流率、排尿间隔时间、每次尿量均高于干预前,且观察组高于对照组,差异有统计学意义(P<0.05);干预后,两组夜尿次数均少于干预前,且观察组少于对照组,差异有统计学意义(P<0.05);观察组尿管拔除后24 h内、术后3个月排尿障碍发生率均低于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。结论 应用术前量化排尿训练联合术后盆底肌电刺激可改善前列腺癌根治术后患者膀胱功能,提高排尿及控尿能力,降低排尿障碍发生率。

多源域迁移学习的肌电-惯性特征融合及手势识别

在跨用户手势识别研究中,针对单源域迁移学习存在的负迁移和模型泛化性能差的问题,本研究创新性地提出了一种基于肌电-惯性特征融合的多源域迁移学习策略,关键创新点在于整合多个源域的数据,并在此基础上采用域特有特征对齐与域分类器对齐的技术手段。这一方法旨在强化模型在不同用户间的手势识别性能,进而显著提升跨用户手势识别系统的准确性。首先,引入长短时记忆(long short-term memory, LSTM)网络模型,提取肌电-惯性信息的平均绝对值、方差、峰值等时序特征;其次进行域特有特征对齐与域分类器对齐,利用多个源域数据完成对目标域的特征提取;最后融合分类损失、域特有特征差异损失和域分类器差异损失3个损失函数,协同优化整体损失。实验结果表明,所提方法与单源域、源域组合等多种传统方法相比,识别平均率有所提高,在NinaPro DB5数据集上,目标用户的手势识别平均准确率达到80%以上。

肌电诱发神经肌肉电刺激对脑梗死偏瘫患者肌肉表面肌电图及步态时空参数的影响观察

目的 探讨肌电诱发联合神经肌肉电刺激(NMES)对脑梗死偏瘫患者肌肉表面肌电图及步态时空参数的影响。方法 选取2020年10月至2022年10月我院收治的脑梗死偏瘫患者270例,根据随机数表法分为肌电诱发组与NMES组各135例。检测并分析两组患侧肌肉表面肌电值、粗大运动功能量表(GMFM)评分、日常生活活动能力指数(BI)及步态时空参数水平变化。结果 治疗6周后,肌电诱发组肱二头肌、胫骨前肌、腓肠肌表面肌电值、GMFM和BI评分显著高于NMES组(P<0.05);两组步态周期、双足支撑时间、步宽显著降低(P<0.05),步频、步速、步长、步幅、患侧支撑时间、健侧支撑时间显著增大(P<0.05),肌电诱发组步态周期、双足支撑时间、步宽显著低于NMES组(P<0.05),患侧支撑时间、步频、步速、步长、步幅显著大于NMES组(P<0.05)。结论 肌电诱发NMES治疗可显著改善脑梗死偏瘫患者步态,促进神经功能恢复,提高患者生活质量。

基于表面肌电信号的操作员疲劳性研究

文章通过采集操作人员表面肌电信号的方式,对操作员在操作过程中的疲劳状态进行了研究。利用软件绘制积分肌电和平均功率频率变化曲线图,客观评估操作人员的肌肉疲劳情况。

两种脑卒中后女性患者盆底肌电生理检测方法的相关性分析

目的分析脑卒中后女性患者Glazer盆底表面肌电图(sEMG)与传统sEMG评估指标之间的相关性。方法纳入2020年5月至2021年12月就诊的50例女性脑卒中患者(脑梗死29例,脑出血21例),给予传统sEMG检测和Glazer盆底sEMG,记录盆底肌主动收缩时的平均肌电值(AEMG)、均方根值(RMS)以及快速收缩最大值、持续收缩平均值和耐久收缩平均值,并对不同肌电指标进行相关性分析。结果脑梗死与脑出血患者的各项盆底肌电指标(AEMG、RMS、快速收缩最大值、持续收缩平均值以及耐久收缩平均值)比较,差异无统计学意义(P>0.05)。脑卒中患者的AEMG、RMS与快速收缩最大值、持续收缩平均值、耐久收缩平均值均存在相关性(P<0.01);脑梗死和脑出血患者的AEMG、RMS与快速收缩最大值、持续收缩平均值、耐久收缩平均值存在相关性(P<0.05)。结论传统sEMG的评估指标AEMG和RMS与Glazer盆底sEMG评估中各个收缩阶段的参数之间均存在相关性,而前者可以广泛应用于脑卒中后女性患者盆底肌功能和预后评估中。

基于肌电控制的半定制柔性康复训练手套

针对现有康复训练手套舒适性差、适用范围窄、康复训练效果不佳等问题,文章设计一种由柔性执行器和肌电控制系统组成的半定制康复训练手套。基于Yeoh理论建立执行器弯曲模型,借助有限元仿真对执行器气腔进行分析,研究执行器气腔压强、高度、底层厚度对弯曲角度的影响;选取柔性执行器尺寸参数,采用3D打印技术制作长度可调的连接部件实现半定制;利用Myoware传感器采集皮肤表面肌电信号同时进行滤波处理,利用Arduino UNO单片机执行特征提取,由支持向量机(support vector machine,SVM)算法完成运动意图识别,并依据识别结果控制气动系统驱动康复训练手套。结果表明,SVM算法分类准确率高,所研制的半定制柔性康复训练手套结构简单,与手部贴合度高,性能可靠。该康复训练手套对主动式镜像康复训练具有积极的效果。

表面肌电测试技术在研究生实验教学中的应用

利用表面肌电测试技术测量肌肉疲劳,开设研究型实验教学项目,让学生充分发挥主观能动性,独立设计实验方案,独立判断实验方案的合理性,以及运用基本实验技能进行实验操作和数据分析,熟练掌握表面肌电测试方法。该实验教学项目充实了兵器专业研究生的实验教学内容,能够培养学生的科学思维、创新精神和具体实验技能,为学生今后的科研和工作提供必要的实验手段。

颈段脊旁肌肌电图运动单位电位在诊断神经根型颈椎病中的应用

目的探讨颈段脊旁肌肌电图运动单位电位(MUP)在诊断神经根型颈椎病中的应用价值。方法收集2018年6月至2021年5月就诊于三明市第二医院神经根型颈椎病患者76例,纳入观察组,其中男40例,女36例,年龄40~76岁,病程在12个月以内。另收集82例健康志愿者纳入对照组,其中男42例,女40例,年龄40~76岁。分别对两组研究对象进行正中神经和尺神经运动和感觉传导测定及针极肌电图检测,比较两组正中神经和尺神经运动末端潜伏期(DML)、复合肌肉动作电位波幅(CMAP)、运动传导速度(MCV)及感觉神经动作电位(SNAP)波幅和感觉传导速度(SCV),及MUP时限和波幅。两组均以每10岁作为一个年龄段,比较不同年龄段MUP时限和波幅。结果观察组患者C_(5~6)颈脊旁肌肌电图MUP时限为(14.2±2.9)ms,波幅为(724.6±82.9)mV;对照组MUP时限为(9.3±1.2)ms,波幅为(426.2±62.5)mV。两组MUP时限和波幅比较,差异具有统计学意义(P<0.05)。观察组各个年龄段MUP时限及波幅均高于对照组(P<0.05),组内不同年龄段MUP时限和波幅比较,差异无统计学意义(P>0.05)。两组正中神经、尺神经DML、MCV、CMAP波幅,及SCV和SNAP波幅比较,差异均无统计学意义(P>0.05)。结论神经根型颈椎病患者的C_(5~6)颈段脊旁肌MUP时限延长、波幅增宽,肌电图测定有助于神经根型颈椎病的早期诊断。

不同强度肌电生物反馈强化训练对脑卒中后吞咽障碍患者的影响

目的 探究不同强度肌电生物反馈强化训练对脑卒中后吞咽障碍患者吞咽功能及舌骨喉复合体运动的改善效果。方法 选取脑卒中后吞咽障碍患者98例,按照随机数字表法分为常规组和强化组,各49例。常规组给予常规强度肌电生物反馈强化训练,每次30 min,每日1次,每周5 d训练+2 d休息,强化组给予超强度肌电生物反馈强化训练,每次30 min,每日2次,上午、下午各1次,每周5 d训练+2 d休息,4周后,比较2组患者的吞咽功能、舌骨喉复合体运动、呼吸功能改善效果及并发症发生率。结果 2组洼田饮水试验分级、GUSS评分比较,差异无统计学意义(P>0.05);强化组吞咽造影检查(VFSS)评分、舌骨前移、上移距离高于常规组,差异有统计学意义(P<0.05);强化组用力肺活量(FVC)、第1秒用力呼气量(FEV1)及呼气峰流速(PEF)水平高于常规组,差异有统计学意义(P<0.05);2组并发症发生率比较差异无统计学意义(P>0.05)。结论 不同强度肌电生物反馈强化训练应用于脑卒中后吞咽障碍患者,相比肌电生物反馈强化训练,超强度肌电生物反馈强化训练能够更有效改善患者吞咽功能、舌骨喉复合体运动及呼吸功能,安全性较高。

神经肌电治疗仪联合早期康复护理对急性脑出血患者术后神经功能恢复的作用

目的探讨神经肌电治疗仪联合早期康复护理对促进急性脑出血患者神经功能恢复的作用。方法选择2020年2—8月医院收治的急性脑出血患者78例,采用随机数字表法分为两组,每组39例。对照组采用早期康复护理,观察组采用早期康复护理联合神经肌电治疗仪,两组均干预3个月。比较两组的血压、运动功能、日常生活能力、认知功能、神经功能、心理状态、治疗依从性及满意度。结果干预后观察组的收缩压、舒张压低于对照组,差异有统计学意义(P<0.05);观察组Fugl-Meyer评分及Barthel指数高于对照组,差异有统计学意义(P<0.05);观察组蒙特利尔认知评估量表(MoCA)评分高于对照组,差异有统计学意义(P<0.05);观察组神经功能缺损评估表(NIHSS)、抑郁自评量表(SDS)及焦虑自评量表(SAS)评分低于对照组,差异有统计学意义(P<0.05);观察组遵医锻炼、康复指导、定期复查依从性和干预效果、服务态度及护患关系满意度高于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。结论神经肌电治疗仪联合早期康复护理用于急性脑出血患者中,能促进神经功能恢复,降低血压,缓解焦虑、抑郁等心理情绪,提高运动、日常生活能力,改善认知功能,提高治疗依从性及满意度。

肌电生物反馈疗法联合胫骨前肌训练对脑卒中后偏瘫患者肩关节活动度及肌电值的影响

目的探讨肌电生物反馈疗法联合胫骨前肌训练对脑卒中后偏瘫患者的肩关节活动度及肌电值的影响。方法选择河南科技大学附属第一医院收治的脑卒中后偏瘫患者90例,于2021年2月至2024年2月纳入。双色球法分为常规康复训练(常规组)、常规康复训练+肌电生物反馈疗法联合胫骨前肌训练(联合组),每组45例。对比2组肢体运动功能及日常活动能力。结果与常规组比较,FMA评分、BI指数、肩关节活动度、表面肌电图水平(iEMG、RMS)训练前联合组与之比较差异无统计学意义(P>0.05),训练后联合组Fugl-Meyen运动功能评定量表(FMA)评分、Barthel指数评定量表(BI)指数、肩关节活动度(屈曲、外展、伸展)、表面肌电图水平(三角肌、肱二头肌、肱三头肌、腕伸肌的iEMG、RMS)均更高,与常规组差异有统计学意义(P<0.05)。结论常规康复训练基础上联合肌电生物反馈疗法+胫骨前肌训练用于脑卒中后偏瘫患者中,不仅有助于改善患者的肢体运动功能与日常生活能力,而且还能更好地改善患者的肩关节活动度,促进三角肌、肱二头肌、肱三头肌、腕伸肌等肌电值水平提升,有应用价值。

产后压力性尿失禁患者盆底肌电生理参数与盆底超声的关系

探究针对于产后压力性尿失禁患者盆底肌电生理参数和盆地超声的关系。方法 选取本院收治的100例产妇作为此次实验对象,选取2017年5月~2021年5月期间出现压力性尿失禁现象患者50例为观察组,另选取同期收入产后未出现压力性尿失禁现象患者50例为对照组。对其两组患者产后12周盆底肌电生理参数和盆底超声相关数据对比,以及分析两者之间的相关性。结果 观察组患者在Ⅱ类肌纤维收缩期平均值、Ⅱ类肌纤维收缩期时间、分级上对比,分级等均更低,时间上更短(P<0.05),而其他参数情况上对比(P>0.05);观察组在Valsalva 时膀胱颈口漏斗化比例比对照组高,在Valsalva 时膀胱尿道后角度以及膀胱颈移动度上角度比对照组大(P<0.05),其他参数对比(P>0.05)。结论 针对于产后压力性尿失禁患者盆底肌电生理参数和盆底超声检查方式对其患者疾病评估存在着一定的相关性,能够为疾病的早期检查和诊断提供有力的依据。

表面肌电生物反馈联合吞咽训练对脑梗死后吞咽障碍患者的康复效果

目的探讨表面肌电生物反馈联合吞咽训练对脑梗死后吞咽障碍患者的康复效果。方法收集2022年9月至2023年9月九江市第一人民医院神经内科收治的80例脑梗死后吞咽障碍的患者作为研究对象,其中男53例,女27例,年龄46~85岁,按随机数字表法将患者分为对照组和观察组,每组40例。对照组患者采用吞咽训练方式进行干预,观察组患者在对照组基础上进行表面肌电生物反馈干预。两组均治疗4周。比较两组患者吞咽功能评价量表(SSA)评分,颏下肌群表面肌电信号的平均值(平均波幅)以及吞咽开始至吞咽结束的时间(吞咽时限)及并发症发生情况。结果干预后,两组患者SSA评分均降低,且观察组低于对照组(P均<0.05)。干预后,颏下肌群表面肌电平均波幅升高,且观察组高于对照组(P<0.05);干预后,吞咽时限缩短,且观察组短于对照组(P<0.05)。观察组并发症发生率低于对照组(χ^(2)=5.541,P=0.019)。结论常规吞咽训练联合表面肌电生物反馈能有效促进脑梗死吞咽功能障碍患者吞咽功能的恢复,刺激患者吞咽肌群,提高患者吞咽功能,降低并发症发生率。

从表面肌电测试看健美操对上肢肌肉控制能力的影响--以普通高校女大学生为例

被测女大学生在测健美操上肢典型手臂动作时,各部位肌肉放电情况均高于对照组,与对照组之间产生了显著性差异。表明,经健美操锻炼后被试女大学生上肢肌肉在完成动作时,募集的肌纤维数量增多,有序放电初步形成、肌肉力量有较明显提高,对动作的控制更加有效,说明健美操锻炼对女大学生的上肢肌肉控制能力具有较显著的提升作用。