[发明专利]一种在体骨关节应力分布检测方法

说明书

本发明公开了一种在体骨关节应力分布检测方法，具体包括根据在体骨关节处于不同位置时控制骨关节运动的肌肉的电信号变化，构建多通道肌电信息融合模型；利用在体骨关节各个骨骼及关节面及关节连接关系，构建骨关节影像学三维有限元模型；利用肌电信息中反映人体控制骨关节运动的特征参数与“肌肉力‑关节力矩”的映射关系，构建等动肌力模型；在体骨关节处于不同位置时骨骼的生物力学变化，构建骨关节生物力学模型，以神经‑肌肉‑骨关节的力传导方式对在体骨关节的应力传递和分布情况进行检测。本发明为人体在体骨关节应力分布检测提供一种全新的途径。

技术领域

本发明涉及生物医学技术领域，具体涉及一种在体骨关节应力分布检测方法。

背景内容

以往对骨关节的应力分布检测大都是在“标本”上进行的。“标本”无生命体征，并且标本的骨关节肌肉无活性，不能真实再现“在体”骨关节的应力分布。而且，对标本进行骨关节应力分布检测通常采取在骨关节间放置压敏薄膜片，通过压敏薄膜片进行测量，会对骨关节造成创伤。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明旨在提供一种在体骨关节应力分布检测方法，通过该方法所构建得到的在体骨关节应力分布检测模型，是采用非侵入方式以在体为对象，为骨关节应力分布检测提供一种全新的途径。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种在体骨关节应力分布检测方法，包括如下步骤：

S1检测人体在体骨关节处于不同位置时控制骨关节运动的肌肉的肌电信号变化，构建多通道肌电信息融合模型，对影响骨骼运动相关肌肉的神经生理变化信息进行获取和模式识别；

与此同时，利用在体骨关节各个骨骼及关节面及关节连接关系，构建骨关节影像学三维有限元模型，获取在体骨关节不同位置时的骨骼及其相邻骨的三维坐标参数；

S2根据肌电信息中反映控制骨关节运动的特征参数与“肌肉力-关节力矩”的映射关系，构建等动肌力模型，推算对骨关节负载的肌肉力和关节力矩；

S3在体骨关节处于不同位置时骨骼的生物力学变化，构建骨关节生物力学模型，以神经-肌肉-骨关节的力传导方式对在体骨关节的应力传递和分布情况进行检测。

需要说明的是，步骤S1中，检测人体在体骨关节处于不同位置时控制骨关节运动的肌肉的肌电信号变化，构建多通道肌电信息融合模型，对影响骨骼运动相关肌肉的神经生理变化信息进行获取和模式识别具体为：

采集人体在体骨关节分别处于不同标准运动位时的表面肌电信号；对采集的表面肌电信号运用支持向量机构建肌电信号特征向量空间(x_i,y_i)，其中x_i为样本输入量，y_i表示与x_i对应的支持向量机的期望值；根据Mercer定理在分类超平面H中采用q阶多项式核函数k(x,y)＝[(x,y)+1]^q来对肌电信号进行分类。

进一步需要说明的是，所述表面肌电信号包括主肌肉激活时序、时程，不同肌肉间协调模式，振幅值。

进一步需要说明的是，采集人体在体骨关节分别处于不同标准运动位时的表面肌电信号具体方法为每块肌肉上沿肌群方向贴表面电极三片，中间为参考电极，间隔为2cm。

进一步需要说明的是，步骤S1中，在根据Mercer定理在分类超平面H中采用q阶多项式核函数k(x,y)＝[(x,y)+1]^q来对肌电信号进行分类中，引入松弛因子ζ构建惩罚函数来提高肌电信号的特征提取与识别的精度。

需要说明的是，步骤S1中，利用在体骨关节各个骨骼及关节面及关节连接关系，构建骨关节影像学三维有限元模型，获取在体骨关节不同位置时的骨骼及其相邻骨的三维坐标参数的方法具体为：