[发明专利]一种基于机械功的肌肉量化分析方法

权利要求书

1.一种基于机械功的肌肉量化分析方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤S1：采集受试者行走时的运动捕捉数据，地面反作用力数据和肌电数据；

步骤S2：以所述运动捕捉数据和肌电数据作为开源软件opensim的输入，通过缩放一个肌肉骨骼模型得到受试者的肌电驱动肌肉骨骼模型；

步骤S3：利用opensim的逆动力学和残差缩减和肌肉计算控制工具获取多个步态周期的力臂和肌肉力量；

步骤S4：取超过10个步态周期数据的均值，重采样为101个点，然后利用肌力和力臂计算肌肉机械功，并绘制每一块肌肉的机械功在一个步态周期中变化的曲线；

步骤S5：通过地面反作用力将步态划分为第一个双腿支撑期、单腿支撑期、第二个双腿支撑期和摆动期四个阶段；

步骤S6：利用肌肉机械功的变化情况反映肌肉在步态的不同阶段的收缩方式以及肌肉之间的协调作用：当肌肉正功时，肌肉向心收缩；肌肉做负功时，肌肉离心收缩；在步态中，每块肌肉的收缩方式不同，肌肉之间的协调关系分为协同、拮抗；

其中，所述计算肌肉机械功的具体过程为：

肌肉机械功等于肌肉收缩的长度和其收缩时产生的张力的乘积；将相邻两个时刻肌力的平均值作为中间时刻肌肉收缩时产生的张力，将相邻时刻的力臂差值作为肌肉收缩过程中变化的长度；公式如下：

W_i＝F_i*R_i ⑴

F_i＝(f_i-0.5+f_i-0.5)/2 ⑵

R_i＝r_i+0.5-r_i-0.5 ⑶

i＝1,2,3,4,5.......100 ⑷

其中，W_i为第i时刻肌肉所做的机械功；F_i为i时刻计算得到的肌肉力量，它是通过取相邻两个时间点的肌力f_i-0.5和f_i+0.5的均值得到的；R_i为i时刻计算得到的力臂，它等于相邻两个时间点的力臂r_i-0.5和r_i+0.5的差值。