[发明专利]四肢表面肌电轴的检测方法

说明书

本发明揭示了一种四肢表面肌电轴的检测方法，所述检测方法包括：根据确定的肢体平面，确定每个电极的安放位置，并进行妥善固定；每个电极可以根据所在位置，获取一个有矢量方向的肌电信号，然后计算本平面的肌电轴向量；根据每一平面的肌电向量构建多平面的肌电向量，从而在3D空间和时间轴上重构和分析上下肢的肌肉激活和失衡状况。本发明提出的四肢表面肌电轴的检测方法，可在3D空间和时间轴上重构和分析上下肢的肌肉激活和失衡状况，为临床疾病或衰老、废用等原因所导致的肌肉不平衡激活提供一个客观检测指标。

技术领域

本发明属于信号检测技术领域，涉及一种肌电检测方法，尤其涉及一种四肢表面肌电轴的检测方法。

背景技术

表面肌电(surface electromyography,sEMG)图在电生理概念上虽然与针极肌电图相同，但表面肌电图的研究目的，所使用的设备以及数据分析技术与针极肌电图是有很大区别的。相对与针电极肌电图而言，它将电极置于皮肤表面，使用安全、方便、无痛、无创、可用于测试较大范围内的EMG信号；不仅可在静止状态测定肌肉活动，而且也可在运动过程中持续观察肌肉活动的变化，是一种对运动功能有意义的诊断方法。肌电图与肌肉收缩之间有着密切的关系，一般情况下，当肌肉轻度收缩时，肌电信号相对较弱，频率也低；当肌肉强力收缩时，肌电信号较强，频率高。

表面肌电电极位置是影响表面肌电信号采集的重要因素。肌肉内组成单一运动单位的肌纤维，都被包围在兴奋和未兴奋的众多肌纤维及其它导电性良好的体液和组织中，各肌纤维动作电位的产生和传导都会在其外部介质中形成“容积导体导电”现象。产生动作电位的各肌纤维形成一个共同的电场。神经与肌肉动作中，动作电位传导的速度是有限的，组成单一运动单位的各肌纤维又有一定的几何分布，因此，这个电场随着兴奋的传递和传导，在每一瞬间均有不同的空间和时间的分布。在四肢肢体上通过电极记录肌肉的电活动，实际记录的就是这一电场的活动。因此，表面肌电电极黏贴位置对表面肌电结果的影响很大。另外，肢体运动所导致的电极位置与肌肉之间的距离变化也很大，必将影响肌电信号的采集。为此，表面肌电检测结果常受到质疑，到目前还不能像针极肌电图一样作为临床诊治指标。

随着运动科学和人机接口、生物反馈、虚拟现实等技术的发展，表面肌电信号作为经济、有效、无创的人体信号再次受到重视。为突破表面肌电电极黏贴位置和方式的限制，国内外进行了一些研究。

如中国发明专利(专利号：201310241598.9)公开了一种佩戴式多通道表面肌电信号采集臂环，包括信号调理模块、信号处理模块、电源模块和臂环模块，其中信号调理模块通过柔性电路板线，即FPC线与信号处理模块相连接，信号调理模块、信号处理模块和电源模块安装集成在臂环模块上；信号调理模块用于采集、处理表面肌电信号，并将处理后的信号传送给信号处理模块；信号处理模块对信号调理模块传送来的信号进行处理，并传输到信号的接收端；电源模块为信号调理模块和信号处理模块供电；本发明提供的佩戴式多通道表面肌电信号采集臂环具有佩戴更加方便和微型化的优点，使用者可以在通信范围内随意走动，并且可以做较大幅度的动作。

如中国发明专利(专利号：201410001577.4)公开了一种穿戴式移动手环，包括：用于采集表面肌电信号的多个采集模块和用于对采集模块提供的表面肌电信号进行处理的处理模块，其中，多个采集模块和处理模块连接成环形。根据本发明的穿戴式移动手环，多个采集模块作为手环的多个环节之一，与处理模块连接呈环形，实现了在前臂上的穿戴和对前臂的多通道sEMG信号的检测，并利用内置的运动传感模块检测前臂运动信号。最终该手环根据采集到的sEMG信号和运动传感模块信号进行手部姿势及前臂运动智能识别，并利用识别结果进行手势操控。