注意力机制CNN结合肌电特征矩阵的手势识别研究

当前基于卷积神经网络(CNN)的手势识别研究集中于增加网络深度,较少关注改善样本数据分布带来的性能提升。针对此类问题,提出一种量化表面肌电信号(sEMG)特征相关性的肌电特征矩阵(EFM)样本输入有效通道注意力(ECA)机制CNN,用于识别NinaproDB1中52类手势。首先使用时间窗截取低通滤波后的sEMG,计算多种信号时域特征;然后利用笛卡尔积组合并相乘不同特征,对特征相乘值进行归一化后得到EFM。同时,引入ECA机制使网络关注重要的深层特征,从而提升手势分类效果。分别输入sEMG、肌电时域特征和EFM到注意力机制CNN进行手势识别,EFM识别准确率最高,达到了86.39%,高于近年来手势识别研究方法精度。验证了提出方法的有效性,为多类别手势准确分类提供可行新方案。

温阳补气针法结合肌电生物反馈对脑卒中康复患者脑影像结构和表面肌电特征及神经递质的影响

目的观察温阳补气针法结合肌电生物反馈治疗(EMGBFT)对脑卒中康复患者脑影像结构、表面肌电特征及神经递质的影响.方法采用前瞻性研究方法,选择2021年2月至2022年2月邢台市第三医院收治的脑卒中康复患者200例作为研究对象,将患者按随机原则分为对照组和研究组,每组100例.两组均接受脑卒中常规治疗,对照组联合EMGBFT,研究组在对照组基础上联合温阳补气针法治疗,均连续治疗9周.观察两组临床疗效,比较两组患者治疗前后美国国立卫生研究院卒中量表(NIHSS)评分、中医症状评分、脑影像结构、血清神经递质水平及表面肌电水平的差异,并观察不良反应发生情况.结果研究组治疗有效率明显高于对照组(97.00%比87.00%,P<0.05).两组治疗后NIHSS评分、中医症状评分、肱二头肌和肱三头肌均方根(RMS)、协同收缩率(SCR)均较治疗前明显降低,丘脑和额叶脑血流(CBF)、各向异性分数(FA)及去甲肾上腺素(NE)、5-羟色胺(5-TH)、多巴胺(DA)水平均较治疗前明显升高,且治疗后研究组NIHSS评分(分:4.18±1.09比6.89±1.54)、中医症状评分(分:5.41±1.08比9.46±1.55)、肱二头肌RMS(μV:9.76±3.51比16.36±3.44)、肱三头肌RMS(μV:6.79±1.83比10.61±2.87)及SCR[(28.08±8.73)%比(33.08±9.31)%]均明显低于对照组(均P<0.05),丘脑CBF(mL·kg^(-1)·min^(-1):278.97±86.32比233.63±84.62)、额叶CBF(mL·kg^(-1)·min^(-1):299.31±75.54比262.81±87.18)、FA(分:0.57±0.18比0.48±0.14)及血清5-HT(ng/L:352.83±38.93比306.71±32.54)、NE(ng/L:160.83±17.25比122.81±12.41)和DA(μg/L:9.23±0.92比7.36±0.71)水平均明显高于对照组(均P<0.05).研究组不良反应发生率明显低于对照组(3.00%比14.00%,P<0.05).结论在EMGBFT基础上联合温阳补气针法能起到协同增效作用,可明显改善脑卒中康复患者的临床症状和脑影像结构,并提高其血清神经递质水平,且不良反应较少,值得推广.

核心区功能训练对百米运动员腰腹部肌肉肌电特征的实证分析

本研究旨在分析核心区功能训练对百米运动员腰腹部肌肉肌电特征的影响。对30名百米运动员进行肌电测试后发现,不同类型的动作对于不同肌肉的激活程度有所不同,背部肌肉在不同类型动作中的激活程度相对较高。据此提出建议:有针对性地选择不同动作以刺激不同肌肉,注重背部肌肉训练以提高核心肌群稳定性和力量,根据肌电测试结果制定个性化训练计划。

基于肌电特征的上肢对称侧相关性研究

目的研究健康者和偏瘫患者双侧多通道肌电特征的相关性,为基于肌电特征的训练与评估的阈值选择寻找参考依据。方法对4名健康者及16名BrunnstromⅡ-Ⅴ级的偏瘫患者根据规范的动作进行上肢双侧多通道表面肌电信号采集,验证人体双侧多通道表面肌电特征是否存在相关性。结果人体双侧多通道表面肌电特征具有同体相关性,健康者双侧多通道肌电特征的相关性最高,偏瘫患者随Brunnstrom等级的降低相关性逐次下降。结论同体对称侧多通道肌电特征的分析方法对虚拟训练及运动功能评估的阈值选取有借鉴意义。

女子短距离速滑途中滑髋关节伸肌肌电特征及对实践训练的启示

运用芬兰ME6000-T16肌电测试系统和TM-6710CL高速摄像机同步测试,采集运动员臀大肌、股二头肌和半腱肌原始肌电图,进行RMS时域转化和均化处理。通过分析途中滑单步周期肌肉肌电特征,探索单步周期髋关节伸肌两组肌肉的协同-拮抗关系,探讨其对实践训练的启示。结果发现:臀大肌在左直道单步周期蹬冰阶段中前期出现有效电活动,右直道单步周期蹬冰阶段后期出现有效电活动,弯道单步周期无有效电活动;两组髋关节伸肌在右直道单步周期出现相似振幅曲线,协同关系明显,在左直道单步周期无相似振幅曲线,协同关系不明显;途中滑跑臀大肌肌肉贡献远小于股二头肌和半腱肌,髋关节伸展在蹬冰阶段不是单一动作模式。结论:短距离速度滑冰项目途中滑跑直道蹬冰阶段臀大肌存在明显的肌电活动,但弯道滑跑阶段肌电活动不显著;直道左、右单步蹬冰阶段臀大肌、股二头肌、半腱肌肌电及其协同—拮抗关系的不同,提示运动员左、右腿蹬冰存在技术差异,改善右单步周期蹬冰阶段的动作结构,可能有利于两腿力量平衡,改善比赛后程动作发散的问题。

竞技武术套路“旋风脚720°+马步”动作的肌电特征研究

从生物力学的角度,运用肌肉工作的基本理论和仪器的检测,研究竞技武术套路纵轴旋转类难度动作的动作结构、动作轨迹以及主要肌肉或肌群的收缩形式和发力顺序等内容;提出正确合理的动作技术概念。通过研究以期为教练员和运动员的竞技武术套路的旋转类难度训练提供一些可供参考的科学依据。

三种深蹲动作模式肌电特征的研究

目的:对3种不同深蹲模式进行肌电测试,以期探讨不同模式下动作的合理性,为教学、训练提供一定的理论依据。方法:本文运用文献资料法、实验法和数理统计法对不同模式的肌电测试进行对比分析研究。结果:动作模式1与动作模式2相比,股内侧肌、股直肌、股外侧肌、臀大肌有非常显著性差异(P<0.01),股二头肌有显著性差异(P<0.05)。动作模式1与动作模式3相比,股内侧肌、股直肌、股外侧肌、臀大肌有非常显著性差异(P<0.01),股二头肌有显著性差异(P<0.05)。动作模式2与动作模式3相比,股内侧肌、臀大肌有非常显著性差异(P<0.01),股直肌、股外侧肌有显著性差异(P<0.05),股二头肌没有显著性差异(P>0.05)。结论:3种不同模式深蹲动作的股外侧肌、股直肌、股内侧肌、股二头肌、臀大肌的积分肌电数值表现出显著性差异,动作模式3优于其它两种动作模式。在深蹲训练中强调臀部肌肉的主动收缩,才能更好的提高下肢力量的作用。

体操运动员单杠引体向上反手拉与颈后拉动作的肌电特征分析

研究运用遥测肌电和图像解析的方法,对天津市体操队19名男性体操运动员单杠引体向上反手宽握、中握和宽握颈后拉三个动作进行定量分析。研究结果表明:单杠引体向上反手宽握与中握和宽握颈后拉三个动作对发展体操运动员背阔肌和肱桡肌起主导作用,运动单位的动员率也最高;三个动作对发展斜方肌和胸大肌的效果一致,无论是放电量或肌肉的激活程度相对稳定。反手宽握颈后拉动作对发展体操运动员肱二头肌和桡侧腕屈肌的作用效果和运动单位的激活率明显好于其他两种方法;反手中握对尺侧腕屈肌的作用效果优于反手宽握和宽握颈后拉;单杠引体向上反手宽握与中握和宽握颈后拉对发展桡侧腕屈肌的效果呈递增状态。

大学生排球运动员扣球起跳动作下肢肌肉表面肌电特征研究

采用美国产Noraxon l6导遥测肌电DTS系统对大学生排球运动员扣球起跳动作的下肢肌肉表面肌电特征进行研究,经过详细分析得出:在起跳缓冲阶段,右腿股外侧肌的积分肌电值最大,为361μVs,其贡献率为27%;左腿胫骨前肌积分肌电值最大,为205μVs,贡献率为24%;在起跳蹬伸阶段,右腿股外侧肌积分肌电值最大,为412μVs,贡献率为26%;左腿股外侧肌积分肌电值最大,为429μVs,贡献率为22%。从而得出结论:在完成排球扣球起跳动作时,中枢神经系统对下肢肌肉的控制存在协同性和非对称性特征;在起跳蹬伸阶段,左右下肢肌肉表现出比缓冲阶段更高的协同性。

单杠屈伸上动作技术的肌电特征研究

运用专家访谈、肌电测量和数理统计等研究方法,以12名体育教育、运动系学生为研究对象,对其单杠屈伸上动作技术的训练学与肌电学特征进行研究,结果表明:屈伸上整个动作的完成与股直肌、腹直肌的肌肉力量关系很大,对动作技术的完成有着重要的影响;不同群体学生在动作完成过程中表现出不同的用力状态,顺利完成动作的群体肌肉用力相对更为集中、经济,节省体力,而勉强完成动作的群体所表现的用力却是杂乱无章,竖脊肌的用力过多等状态,对动作的完成有阻碍;因个体和技术特点的不同,在完成动作时各肌群的用力有一定的差异。建议在重视各阶段主要肌肉用力的同时,不能忽视相关肌群对动作完成的影响。

基于优化肌电特征的无声语音信号识别

提出了一种基于遗传算法(GA)和fisher投影的最佳可鉴别基的求解方法.将原始特征向量向着最佳可鉴别基投影可得到具有最佳可分性的新的特征向量.从颧肌和二腹肌前腹的皮肤表面检测无声发出6个汉语元音的表面肌电信号(SEMG),以该肌电信号的AR模型系数、倒谱系数和美尔倒谱系数作为原始特征向量.使用遗传算法找出了原始特征的次优组合,并组成新的特征向量.将GA找出的次优特征向量向着fisher最佳可鉴别基投影可得到最佳鉴别特征向量.最后用改进的BP神经网络作为分类器得到了较好的识别效果.

运动员膝关节动态情况下的肌电特征分析

研究目的在于观察等速运动条件下膝关节屈、伸肌群表面肌电的时域和频域特征变化规律,揭示各屈伸肌的SEMG与运动速度,肌力矩的关系.为研究其他关节肌群功能在方法学上提供一新的实验事实以及为力量训练提供参考依据.

改进S变换谱估计的动态手势肌电特征处理

手语是各种手势动态变化的一种复杂运动模式,手势特征处理效果直接关系到手语识别的准确性。本文提出一种基于改进S变换谱估计的动态手势肌电特征处理新方法。对采集的表面肌电信号进行S变换,引入优化因子调节时频分辨率并生成改进S变换谱;定义谱的时间和频率分量为二维随机变量,以改进S变换谱元素为二维随机变量样本,通过高斯核密度估计得到二维核密度函数。仿真和实验均表明,改进S变换谱估计方法有效抑制了白噪声,并使动态手势的肌电暂态突变特征得到加强。与经验模态分解、自排序熵、奇异值排序熵等方法对比,基于该方法的动态手势识别率分别提高了10.0%、6.67%和11.67%,特征处理方法的效果明显。

连续经颅直流电刺激对原地连续纵跳的肌电特征影响

目的探究连续经颅直流电刺激对原地连续纵跳下肢肌肉激活的影响。方法30名健康男性[年龄(21.67±1.82)岁]随机分成阳极刺激组或假刺激组。阳极电极在双侧初级运动皮层,阴极电极在同侧肩膀。阳极刺激组进行连续5 d、每天两次间隔20 min的tDCS刺激。干预前后采集纵跳总高度时域指标和频域指标,选取最大腾空高度(h_(1))和最小腾空高度(h_(5))命名J1和J5,[h_(1)-25%(h_(1)-h_(5))]、[h_(1)-50%(h_(1)-h_(5))]、[h_(1)-75%(h_(1)-h_(5))],命名为J2、J3、J4。

基于肌电特征K值的穿戴式膝关节运动疲劳的监测系统研究

为了对运动和康复训练过程中膝关节疲劳的评定提供科学依据,对肌疲劳引起的继发关节损伤起到预防作用,开发了基于表面肌电(sEMG)信号的穿戴式膝关节运动疲劳监测系统。通过采集受试者在疲劳前后股四头肌的sEMG信号,对其采用基于样本熵的经验模态分解法去噪,分析均方根(RMS)、样本熵(S)和肌电特征K值在肌疲劳前后的变化。结果表明:从非疲劳状态进入疲劳状态,且疲劳程度不断加深这一过程中,RMS呈递增变化;S呈递减变化,变化趋势较小;K呈递增变化,与RMS和S相比变化趋势更加明显;三种特征参数均能反映肌肉疲劳状态,其中,肌电特征K值对肌肉疲劳状态的表征效果最好,肌疲劳前后的显著性差异P值最小;且算法具有运算量小、实时性好的特点,适用于对运动过程中产生的膝关节疲劳进行实时精准评估与预警。

北欧腘绳肌训练屈膝肌群的表面肌电特征

目的北欧腘绳肌训练是增强腘绳肌力量、预防腘绳肌损伤和复发的常用手段,本研究将着重分析屈膝肌群在北欧腘绳肌训练中的表面肌电特征。方法招募9名男大学生作为受试者,运用红外高速光学运动捕捉系统和表面肌电测试仪同步测试实验,测取受试者北欧腘绳肌训练动作过程中的运动学、肌电学数据并处理分析。结果在进行北欧腘绳肌训练动作中,股二头肌、半腱肌、腓肠肌(内、外侧头)、比目鱼肌的肌电变化趋势呈现较高一致性,半腱肌最先激活,腓肠肌(外侧头)激活程度最高。结论在北欧腘绳肌训练动作中,小腿三头肌与腘绳肌肌电变化趋势相近,屈膝肌群在动作运动控制中存在一定协作关系。腓肠肌作为远端双关节肌,在动作过程中能够向近端关节肌肉传递力量、分担内部力矩,配合腘绳肌稳定膝关节,增强运动中的平衡控制。

不同负荷情况下足底压力及肌电特征分析

为了解不同身体负荷下足底压力分布特征及肌电特征,运用表面肌电测量仪、配套三维测力台和Vicon Nexus运动捕捉系统等对受试者进行了测试。研究结果表明:负载质量存在一个使足底压力逐渐趋于不变的阈值。通过人体保护补偿机制,高于阈值的负荷质量产生的压力,被肢体动作迅速分散,增加前后方向的冲力,降低垂直方向的地面反作用力。但同一肌肉的有效放电值(RMS)在不同运动形式下,随负荷质量增大可能出现不同的变化趋势。如胫骨前肌RMS在行走过程中,随负荷质量增加有少量增大趋势,跑步则是随负荷质量增大而显著降低。

优秀男子排球运动员大力跳发球助跑、起跳蹬伸阶段表面肌电特征对比分析研究

本文通过 BTS EMG300 肌电测试仪,选取 8 名高校运动员,8 名健将级运动员为测试对象。测试过程中,受试者均采集 3次大力跳发球,选取最佳的 1 次作为本文实验数据。数据处理过程中,采用肌电 EMGSERVER 软件与视频同步的方法,截取大力跳发球助跑、起跳蹬伸阶段主要用力的 15 块肌肉进行研究分析。研究结果:在助跑阶段最后一步,高校排球运动员上下肢肌群肌肉激活程度较高,躯干肌群激活程度和贡献率较小;健将躯干肌群肌肉贡献率高于高校运动员。在起跳蹬伸阶段,高校运动员右侧肱二头肱三头激活程度较大,高校运动员右斜方肌、左右臀大肌、左右股直肌相对激活程度低于健将,在躯干肌群相对激活程度上二者之间差距不大。

优秀体操运动员平衡木交换腿结环跳动作的肌电特征分析

目的:分析运动员在起跳、腾空、落木3个阶段各肌肉的肌电特征与肌电参数,为体操运动员技术诊断和教练员合理安排训练提供科学依据。方法:采用数理统计、实验测试等方法,借助NORAXON UItium EMG表面肌电采集分析系统等实验仪器对5名体操运动员完成交换腿结环跳动作主要发力肌肉的表面肌电特征进行分析。结果:(1)在起跳阶段左股二头肌、2侧三角肌、右股直肌和左腓肠肌的iEMG值较大、贡献率较高,是主要的做功肌群,2侧三角肌、肱桡肌用力均衡(P>0.05);(2)腾空阶段右股二头肌、右腓肠肌、左股直肌和左腓肠肌对维持空中姿势与身体稳定贡献比重较大(P<0.05),腿部肌群在此阶段占据主导作用;(3)在落木阶段左右三角肌的贡献率分别达到21.38%、20.63%,远高于其它肌群是主要的做功肌肉。结论:在交换腿结环跳过程中三角肌表现出极高的协调性,是维持运动员身体姿势平衡的重要因素,加强手臂肌群的力量和协调性练习,有助于运动员落木平稳和动作之间的连接。

肌肉疲劳的阵列式表面肌电特征研究与展望

阵列式表面肌电是评估肌肉活动的一种非损伤性检测技术，将多个紧密相邻的电极放置于皮肤的限定区域内，多通道采集肌肉活动的表面肌电信号。阵列式表面肌电可采集肌肉活动的时频信息，获取空间位置变化信息，其在运动单位水平上的适用性，扩展了肌肉活动新特性的研究范围。目前，阵列式表面肌电的应用，主要集中于特征性肌电信息抽取、运动单位分解算法等。阵列式表面肌电信号具有信息含量大、分辨率高的特点，可同时反映肌肉的整体活动和细节信息。应用阵列式表面肌电对肌肉疲劳进行研究，可获取较多特征性信息，有利于疲劳机制的深入研究。本文就肌肉疲劳的阵列式表面肌电变化特征及其在部分领域中的应用进行概述。