[发明专利]一种用于测量肌肉信号的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于测量肌肉信号的方法、设备、系统和计算机程序产品。更具体地，本发明涉及肌肉的状态和属性的检测以及用于该检测的设备、系统和计算机程序产品。

背景技术

人类的骨骼肌肉由大量的运动单元构成，运动单元是同步动作并且由相同神经信号激励的肌肉单元束。骨骼肌肉单元束或者肌肉纤维可以被划分为若干子类型。I类肌肉纤维(1c)是缓慢氧化子群并且维持有氧活动。II类肌肉纤维是快速抽动类型，包括IIa、IIb和IIx/IId子类型。肌肉的电激励导致肌肉收缩并且执行工作。肌肉中的电激励能够被测量为组织中或皮肤上的两个电极之间的电压。可以从由电极拾取的该信号的特性分析肌肉的工作。电压信号的属性取决于肌肉的总体活动并且取决于给定肌肉内不同类型的被激活的运动单元的相对活动。

肌肉的强度和耐力可以通过有计划的锻炼而被增强。为了提升运动的表现，肌肉需要被锻炼以使得它们变疲劳，但也使得肌肉仍然适度快速地从锻炼中恢复。而且，有许多当代的职业趋向于鼓励人们长时间呆在相同的位置。这也使得肌肉感到疲劳。

利用用于分析肌肉工作的现有技术方法和设备，已经证明难以确定肌肉何时疲劳到其仍然适度快速地恢复的程度，以及肌肉何时疲劳到恢复花费明显较长时间的程度。在训练过程期间，难以评估是否应当继续锻炼，这取决于肌肉的当前状态以及所讨论的个人的特性。

因此，需要一种解决方案，其使得能够对肌肉信号进行更准确且可靠的分析以确定肌肉的疲劳度，以便例如指导运动锻炼。

发明内容

现在，已经发明出一种改进的方法以及实施该方法的技术设备，以上问题通过它们被缓解。本发明的各个方面包括方法、装置、系统以及包括存储于其中的计算机程序的计算机可读介质，它们由独立权利要求中陈述的内容所表征。本发明的各个实施例在从属权利要求中被公开。

本发明涉及确定肌肉在正常(非疲劳的、放松的(fresh))状态、疲劳(劳累的)状态和被动无意识紧张(passive involuntary tense，PIT)状态之间的状态。本发明还涉及确定肌肉的例如与给定肌肉中不同类型的运动单元的相对比例相关的属性。这些实施例还可以适用于检测某些状态(诸如肌痛、帕金森症、多发性硬化(MS)或者其它脱髓鞘疾病(demyelinating diseases))下的肌肉属性。在休息时(和/或在肌肉活动期间)通过使用电极装置记录来自肌肉的信号，其中接地体可以防止电极拾取超出接地体范围的信号。通过频谱分析(例如通过计算谱矩)来确定信号的频率成分。在休息的肌肉中，正常频率成分指示正常的非疲劳肌肉状态，而低频率成分和高频率成分则指示疲劳状态和被动无意识紧张状态。换句话说，如果来自肌肉的信号包含异常大量的高频，则确定被动无意识紧张肌肉状态。疲劳肌肉可以通过休息返回到正常状态并且从锻炼中恢复，并且被动无意识紧张状态可以通过拉伸或按摩返回到正常状态。在激活的肌肉中，频谱的频率成分取决于不同类型的激活的运动单元的相对数量。肌肉正在产生的力量越大，激活的频率就越高。

所确定的高频信号可以使用参考函数进行映射，使得映射值可以被用来确定肌肉状态。例如，映射可以产生例如对之前已知的肌肉状态指示而言比单纯PIT状态指数更有意义的值。可替换地，映射可以被用来将所接收的信号的特性与已知种群进行比较，以产生对肌肉状态的更可靠的估计。在映射中，可以使用具有参考数据的数据库的系统。除了准确的状态确定之外，可能包括测量电子器件的具有周围的无源接地体的电极装置在深度和水平位置(沿皮肤)两者中提供信号所来自的位置的准确指示。

根据第一方面，提供了一种用于分析肌肉信号的方法，该方法包括：接收信号，该信号已经从处于休息状态的肌肉被测量；确定指示信号的频率成分的量度；确定指示信号在高频中的强度的量度，其中高频实质上对应于由处于被动无意识紧张状态的肌肉产生的频率，并且其中高频在频率上高于正常频率，其中正常频率实质上对应于由处于非疲劳状态的肌肉产生的频率；使用指示信号在高频中的强度的量度以及参考函数来创建映射，参考函数指示肌肉状态；以及基于映射确定肌肉状态。