[发明专利]基于高密度肌电采集阵列的咬合运动情况监测分析系统

说明书

本发明属于人体动作监测技术领域，具体为一种基于高密度肌电采集阵列的咬合运动情况监测分析系统。本发明系统包含包括前端采集设备和信号处理硬件电路，以及上位机；上位机中预装载有信号分析和信息展示交流两个程序模块；客户端将从下位机接收到的信息采集并分析后的结果展现在图形用户界面中。本发明使用颞肌作为目标肌群，可进行肌电信息的有效采集；使用肌电采集阵列电极，所采集的肌电信号信息更丰富、范围更广泛；采用智能算法，可得到咬合动作时目标肌群肌肉的激活区域、质心、神经元支配区等空间的放电情况信息，以及单个肌肉运动单元的神经放电信息。本发明可对对微观神经肌肉工作机制为基础的人类口腔咬合运动情况进行高效监测分析。

技术领域

本发明属于人体动作监测技术领域，具体涉及咬合动作情况监测分析系统。

背景技术

咬合动作情况可以反映众多生理情况。如进食习惯、口腔卫生。咬合动作情况异常也时常被用来作为临床指标，反映健康情况，如夜磨牙、颈部疼痛、咬合代偿，消化系统疾病以及部分中枢神经疾病等。长期对咬合运动情况的跟踪监测数据，可以为医生针对病情形成的原因、康复状况的评估提供有效的判断依据，也为使用者进行健康管理、不良习惯纠正提供依据。

从生理学角度来看，咬合运动的产生是由于参与运动的目标肌肉中的一众肌纤维接收到通过连接其上的神经元所传递过来的来自于大脑或脊髓的神经电信号从而产生了收缩，继而使得参与运动的目标肌肉产生收缩，最终产生运动。而一组单个肌纤维和连接其上的阿尔法神经所组成的系统被称为肌肉运动单元(Motor Unit，MU)。肌肉运动单元的神经电信号发放是构成表面肌电信号(surface EMG， sEMG) 的基础，详细的肌肉运动单元的神经电信号信息有助于了解神经肌肉工作机制。

现有能够对咬合运动过程进行监测的方法从信号本身来源来看，可分为两类，一类为间接非肌电信号，例如将柔性可变电阻材料，附着于相关目标肌群之上，通过肌肉运动致使其表皮连同附着于之上的可变电阻材料一起发生形变，从而将这形变所带来的电位变化读取出来，并映射为相应的咬合动作。此类方法所得的信号并不直接反应咬合运动产生的原因，故无法直接关联咬合运动的本质。另一类则是使用表面肌电信号sEMG进行监测。面部骨骼肌运动是由于相关肌肉中的数量众多的肌肉运动单元(MU)接收到来自于大脑的运动意图所产生的神经电信号致使相应肌纤维收缩所导致的。而表面肌电信号监测方法就是对这些数量众多的肌肉运动单元收缩时所接受的不同的神经电信号的混叠信号的进行监测。因此，表面肌电信号监测方法可以通过对咬合过程中目标肌群的宏观肌电信号进行采集并分析，从而获取MU的募集规律进而反映咬合运动的本质。对比非肌电信号，所得结果更具有说服力。

在目标肌群选择方面，现有咬合运动监测分析方案通常将咬肌、面肌以及下颌肌等口腔周围的肌肉作为监测目标肌群。然而，在这些位置附近放置传感器会影响正常的咬合运动。

在参与咬合运动的肌群中，颞肌的位置距离颌骨较远，故在颞肌区域安置传感器可以较大程度上避免对正常咬合运动的影响。

现有技术的不足主要体现在以下两个方面：

（1）源信号选择不能够表征运动生理本质，运动检测准确度低，监测效果差。

就现有两类不同的咬合运动监测技术来看，第一类使用非肌电信号的方法测量的方法，其信号来源均为咬合相关肌肉活动所带来的现象而非源于咬合活动参与相关的肌肉本身，故无法直接关联咬合运动的本质。第二类使用宏观表面肌电信号(surfaceelectromyogram，sEMG)进行监测的方法，由于宏观表面肌电信号是源于各个肌纤维的所接收到生理电信号的混叠，故这类信号能一定程度上从生理角度反应运动。