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基于时延测量的表面肌电信号动作电位传导速度估计研究

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Ｆ ｎ ，ｉ ａｎ ｕＣｏ ｇＬ Ｑｉ ｇ
（ｃ ｏ ｌｆｎｏｍａｉ ｎ ｉｅ ｒ ｇＳ ｕｈ ｅ ｔ ｎ ｅｓ ｙｏ ｃ ｎ ｅａ ｄＴ ｃ ｎ ｌ ｙＭｉ ｙ ｎ ６ １ １ ，ｈｎ ） Ｓ ｈ ｏ ｏ ｆｒ ｔ ｎＥ ｇ ｅｉ 。ｏ ｔｗ ｓ Ｕ ｉ ｒｉ ｆ ｉ ｃ ｎ ｅ ｈ ｏｏ ， ａ ａ ｇ ２ Ｃ ｉ Ｉ ｏ ｎ ｎ ｖ ｔ Ｓ ｅ ｇ ｎ ００ ａ
仿 真和 实测 Ｓ ＭＧ信 号 复合动 作 电位 波形 的传 导速 度 变化趋 势 。 Ｅ
关冀词 ：表面肌 电信号；动作 电位传导速度；互相关 ；时延
中田分类号：Ｋ１７３ ９． ９
文献标识码 ：Ａ
文章｜号 ：１０－ ５９（ ０ １ ３ ０４— ３ 膏 ０７ ９９ ２１ ）１— ０６ ０
摘 要： 通过动作电位传导速度 （ Ｐ Ｖ） Ａ Ｃ 估计来探讨表面肌 电（ Ｅ Ｓ ＭＧ） 信号动作 电位 波形在肌肉组织中的传榆情况。
以利用互相关技术测量动作电位波形传输 时延值为基础，结合采集通道间的距 离来估计 Ｓ ＭＧ信号动作 电位传导速度。实 Ｅ 验结果表明，所采用方法能够较准确地获取单类仿真运动单位动作电位 （ Ａ ＭＵ Ｐ）波形的传导速度估计值 ，并能有效描述
Ａ ｓ ａｔ ｈ ａ ｓ ｉ ｉｎｉ ｏｍａ ｏ ｆ ｃ ｏ ｏｅｔｌ ａｅｏｍｓｉ ｔｅｓｒ ｃ ｌ ｔ ｍｙｇａｈ （Ｅ ）ｉ ａｓＷ Ｓ ｂｔ ｃ： ｅｔ ｎｍ ｓ ｏ ｆｒ ｔ ｎｏ ｔ ｎｐ ｔ ｉ ｖｆｒ ｕｆ ｅｅ ｒ ｏｒｐ ｙＳ ＭＧ ｓ ｎ ｌ ａ ｒ Ｔ ｒ ｓ ｎ ｉ ａｉ ｎａ ｗ ｎｈ ａ ｃ ｅ ｏ ｇ
一
、
引言
两 导信 号 中相应 波 形 间的 时间延 迟 ，再 通过 通道 间距 离 与波形 传 输 时延 间 的关系 来 获得 动作 电位 波 形的传 导 速度 估计 值 。实验 过
肌 肉 自主 收缩 或受 到外 部刺 激 时 ，神经 肌 肉系 统 中的运 动神 经 元被 激 活 ，产 生 的肌 电信 号 （ ｌｃｒ ｍ ｏｒ ｐｙ Ｍ ） 号 动 Ｅ ｅｔ ０ｙ ｇａ ｈ ，ＥＧ 信 作 电位 在 沿着肌 纤 维方 向传 输 的过 程 中就形 成 了动 作 电位传 导速
ｗ ｈ ｎ ｅ Ｅ ｔ ｏ ｃ ａ ｎ ｌＳ Ｍ Ｇ ｉ ｎ ｌ ａｏ ｇ ｔｅ ｅｅ ｔｏ ｅ ａ ｒ ｎ ｅ ｎ ｉ ｃｉｎ ｗａ ａ ｕ ｅ ． ｄ ｔｅ ｅ ｉ ｔｒｅｅ ｔｏ ｅ ｄｓａ ｃ ｓ ｓ ａｓ ｌｎ ｈ ｌｃ ｄ ｒａ ｇ ｍｅ ｔ ｄｒ ｔ ｓ ｍｅ ｓ ｒ ｄ ａ ｎ ｔ ｎ ｅ － ｌｃｒ ｄ ｉｔｎ ｅ ｗａ ｇ ｒ ｅ ｏ ｎ ｈ ｈ
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计算机光盘软件与应用
工程技术 Ｃ ｍ ｕ ｅ Ｉ ｏ ｔ ａ ｅ ａ ｄ Ａ ｐ ｉａ ｉｎ ｏ ｐ ｔｒ Ｃ）Ｓ ｆ ｗ ｒ ｎ ｐ ｌ ｃ ｔ ｏ ｓ ２ １ 年第 １ ０１ ３期
基于时延测量的表面肌
电信号动作 电位传导速度估计研究
付 聪 ，李 强 （ 南科技 大 学信 息工 程 学 院，四 川绵 阳 ６ １１ ） 西 ２００
Ｋｅ ｗｏ ｄ ： ｕ ｆ ｃ ｌ ｃｒ ｍｙ ｇ ａ ｈ ； ｔ ｎｐ ｔｎ ｉｌ ｏ ｄ ｃ ｏ ｅｏ ｉ ； ｏ ｓ ｏ ｒ ｌｔ ｎＴｉ ｅａ ｙ ｒ ｓ Ｓ ｒａ ｅｅｅ ｔｏ ｏ ｒｐ ｙ Ａｃｉ ｏｅ ｔ ｎ ｕ ｔ ｎｖ ｌ ｃｔ Ｃｒ ｓ ｒｅａｉ ； ｍｅｄ ｌ ｙ ｏ ａｃ ｉ ｙ ｃ ｏ
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表面肌电图简介及应用 ppt课件

表面肌电图简介及应用 ppt课件


PPT课件
55
肌肉是否疲劳？
一个经典的疲劳实验的设计具备以下条 件：1、持续的长时间的静力性收缩
2、处于合适的关节角度或肌肉收缩长度下 3、并且由于运动单位的募集，EMG的振幅
应呈现上升的态势，同时与频域相关的 指标，如平均频率，中位频率在频谱上 应向左侧漂移（降低）。
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56
频谱的漂移
48
临床实例
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如果缓慢地直立位 向前弯腰，背肌 （CH2多裂肌）和伸 髋肌（CH3臀大肌） 应在最大前屈位时 “关闭”，而只靠 被动结构（如韧带） 来维持躯干的位置。 当向后直起腰时， 上述两块肌肉才重 新活动。在此过程 中，协同肌（如CH4 的腘绳肌）始终处 于活动中。下腰痛 的患者由于功能障 碍或疼痛而无法使 这两块肌肉在该 “关闭”的时候安 静。
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2
对肌电图进行研究的两种途经
• 临床神经学的肌电图，针性电极接收单一 运动单位的电位。
• 运动机能学（Kinesiology）的EMG，常用 表面和线性电极接收肌电图。
前者研究自主运动单位的电位（幅度、时限和形态）、静息 状态时的自主电位（纤维颤动、自发性收缩，等等），诊断 运动和感觉神经的传导速度。
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既有相邻肌肉组织 对测试部位肌电信 号的串扰，也有可 能来自其它设备的 干扰，如：ECG， 尤其在测试上肢肩 部肌肉时，ECG的 波峰信号常可以干 扰EMG的记录。
14
影响肌电信号的因素
3、测试电极位置放置的不同
每次测试电极位置在肌腹上的位置都不 可能完全一致，或者电极在不同测试对 象同一肌肉肌腹表面的放置位置也不可 能完全一样，因此得到的肌电信号结果 也不可能具有绝对可比性。
基于表面肌电的工人上肢肌肉疲劳试验研究

基于表面肌电的工人上肢肌肉疲劳试验研究

基于表面肌电的工人上肢肌肉疲劳试验研究王越;刘洋;徐明伟【摘要】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.【期刊名称】《华北科技学院学报》【年(卷),期】2019(016)001【总页数】5页(P98-102)【关键词】表面肌电;上肢肌肉;工人;疲劳监测;试验对比【作者】王越;刘洋;徐明伟【作者单位】华北科技学院安全工程学院,北京东燕郊065201;华北科技学院安全工程学院,北京东燕郊065201;北京科技大学土木与资源工程学院,北京100083【正文语种】中文【中图分类】R135随着机械化技术的发展，很多工业作业已经由自动化机器来完成。

然而，由于机器不具备人所有的灵活性，仍有一些机械操作和重物装卸作业需要工人手工完成，特别是一些繁重的移动、提拉、搬举等任务，而不适当的作业会引起工人不适、疲劳甚至受伤。

国内研究报道，我国职业性慢性肌肉骨骼疾患率已达到64%[1]。

如果工人在作业中伴有疲劳的机体状态，会埋下事故隐患，引发安全生产事故。

我国近三十年间重特大事故统计数据显示，人因事故占重特大事故总数的96.5%以上[2]。

因此，作业过程中对工人完成任务中的不适和疲劳进行评估和改进，对于降低职业危害风险、改进操作管理具有重要作用。

表面肌电(Electromyography，EMG)信号是一种生物电时间序列信号，能够通过表面电极引导的神经肌肉活动产生，它由人体神经运动控制系统和影响肌肉生物电活动的理化因素共同影响，通过肌电信号研究肌肉疲劳是人机工程研究的主要方法[3，4]。

人体表面肌电信号采集系统研究

人体表面肌电信号采集系统研究

根据肌电信号的特点和采集系统特性的研究，通过软件仿真和噪声控制等措施设计了 一种较好的肌电信号采集系统。研究内容和创新点如下：
1.肌电信号提取 利用表面电极提取肌电信号，并且通过利用 INA128 芯片及周边电路软件设计，以实 现能够将微弱肌电信号顺利提取进采集系统； 2.肌电信号放大滤波电路的设计 肌电信号滤波电路是肌电信号采集系统的关键。根据肌电信号的幅频特性以及外界对 肌电信号的影响，设计了较好的滤波电路，特别是设计了一种新型的 50Hz 工频电路，能 够很好的解决工频噪声对肌电信号的影响； 3.真有效值电路设计 真有效值电路能够很好的将肌电信号波形进行整流滤波，方便肌电信号的观测，也实 现日后单片机处理肌电信号； 4.肌电信号数据显示 为了更好采集到得肌电信号使其完整性、准确地显示于计算机，通过利用软件仿真的 方式对系统的硬件电路进行验证，并通过利用 Matlab 软件最终将肌电信号在计算机上显 示出来。 本文通过对肌电信号特点的研究和设计，实现了肌电信号的采集显示功能。并且依据 设计方法可以推广到低频微弱信号在强电磁波噪声干扰下的采集。 关键词：表面肌电信号，滤波电路，50Hz 工频陷波，数据采集。
§1-3 研究内容
国外公司肌电采集系统能很好的完成肌电信号的提取采集，但是由于高昂的价格和较差的兼容性， 以及较差的便携性，对于我们的康复工程和假肢控制带来不便。
在国内生理信号采集技术已有几十年的技术积累。70 年代末，国内医学信息技术进入了新的发展 阶段。许多专家开始了以赶超国际医学研究水平为目标的课题实施。而真正以微型计算机为基础的革 命性生物医学工程研究则从 80 年代初开始。83 年后，由 Z--80 至 8086/8088 CPU 及 PC 总线机种与 DOS 系统的普及，尤其是国产化优质价廉的采集控制接口产品的推广，给国内生理医学工程技术的发 展，注入了强有力的增长剂。国内近几年肌电采集放大系统发展迅速。南京大学微弱信号研究中心研 制的 HB-851 系统能采集到原始的肌电信号，能够比较好的消除噪声的影响。Pclab 生物信号采集处理 系统是国内对生理信号采集研究的最新科研成果，它主要由硬件与软件两大部分组成。硬件主要完成 对各种生物电信号（如：心电、肌电、脑电）与非电生物信号（如：血压、张力、呼吸）的采集，并 对采集到的信号进行调理、放大，进而对信号进行模/数（A/D）转换，使之进入计算机。特别是近 2
表面肌电信号检测和处理中若干关键技术研究

表面肌电信号检测和处理中若干关键技术研究

表面肌电信号检测和处理中若干关键技术研究一、本文概述随着生物医学工程技术的快速发展，表面肌电信号（Surface Electromyography, sEMG）检测和处理技术已成为研究人体肌肉活动、评估肌肉功能状态以及指导康复治疗等领域的重要手段。

本文旨在对表面肌电信号检测和处理中的若干关键技术进行深入研究和分析，以提高信号质量、增强信号特征提取的准确性，进而为肌肉活动的有效监测和评估提供技术支持。

本文首先介绍了表面肌电信号的基本原理和产生机制，阐述了其在医学、体育科学、人机交互等领域的应用价值。

接着，重点探讨了表面肌电信号检测过程中的关键技术，包括电极的设计与优化、信号采集方法的改进以及信号预处理技术等。

本文还对表面肌电信号处理方法进行了深入研究，包括信号的时域分析、频域分析以及非线性分析等，以期从多个角度全面揭示肌肉活动的特征和规律。

本文总结了表面肌电信号检测和处理技术的最新研究进展，指出了当前研究中存在的问题和挑战，并对未来的研究方向进行了展望。

通过本文的研究，旨在为相关领域的研究人员和实践者提供有益的参考和借鉴，推动表面肌电信号检测和处理技术的进一步发展。

二、sEMG信号检测技术表面肌电信号（surface electromyography，sEMG）是肌肉活动时产生的生物电信号，其检测技术在运动科学、生物医学工程、康复医学等领域具有广泛的应用。

sEMG信号检测技术涉及多个关键环节，包括电极设计、信号采集、噪声抑制和信号放大等。

电极是sEMG信号检测的关键部分，其性能直接影响到信号的质量和可靠性。

理想的sEMG电极应具备高灵敏度、低噪声、良好的信噪比和长期稳定性等特点。

目前常用的sEMG电极类型包括干电极、湿电极和一次性电极等。

干电极具有使用方便、易于携带等优点，但在信号质量和稳定性方面相对较差；湿电极通过导电介质与皮肤接触，能够提高信号的稳定性和质量，但使用过程较为繁琐；一次性电极则具有卫生、方便和成本低廉等优点，但在信号质量方面可能略逊于湿电极。