[发明专利]一种应用表面肌电薄膜电极的脊柱侧弯评估方法

说明书

本发明涉及一种应用表面肌电薄膜电极的脊柱侧弯评估方法，为一种判断有无脊柱侧弯风险的量化评估方法。所述方法基于表面肌电薄膜电极阵列采集肌电信号，进而获取肌肉协同矩阵，通过肌肉协同矩阵计算脊柱各水平方向左右两侧肌电活动的对称性指标，进而评估是否存在脊柱侧弯可能。本方法相较于传统所用的医学影像评估方法，提高检测的速度并降低成本；相较视觉评估，提高检测的可靠性和精度；相较于仅评估绝对肌电值相关参数，不仅提高评估的可靠性，而且能够精准定位存在异常肌电活动的区域。

技术领域

本公开涉及医疗检测技术，具体涉及一种应用表面肌电薄膜电极的脊柱侧弯评估方法。

背景技术

特发性脊柱侧弯是一种高发于青少年的脊柱畸形疾病，其发病机制至今不明。当前脊柱侧弯的临床诊断以医学成像得到的骨性畸形为主，辅助以视觉评估被测试者的体表特征。但医学影像存在有辐射、过程耗时、场地要求多、经济成本高的问题，不适宜用于大规模的青少年脊柱侧弯筛查；而在侧弯早期，患者的体表特征通常无明显症状，对病情的反应程度有限，故这种情况下视觉评估体表特征存在较高的假阴性和假阳性率。

肌肉作为维持脊柱姿态和功能的重要组织，已有多项国内外研究证实侧弯病人的背部肌肉呈现异常的肌电活动特性，但由于脊柱侧弯一般会导致大面积脊柱区域的形态改变，涉及背部肌肉的区域维度大，肌群种类多，常规单肌电的信息只是以点概面，无法获取大面积侧弯区域的肌电信息。同时，脊柱区域日常活动范围大，如弯腰时会有较大幅度的皮肤拉扯和肌肉扭转变形，现有离散的高密度电极阵列存在易牵扯脱落、准备布置耗时长等局限性，无法保证对测量点的贴合度。

因此，目前缺乏高效可靠且快速的脊柱侧弯肌肉电生理活动的检测和评估方法。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于基于测量的背部多通道肌电信号，提出一种判断有无脊柱侧弯风险的量化评估方法，通过对每组肌肉协同情况进行分析进而综合评估，评估脊柱各水平方向左右两侧肌电活动的权重和对称性，相较于传统方法仅评估绝对肌电值相关参数，可提高评估的可靠性，精准定位存在异常肌电活动的区域。

本发明的技术方案具体为，一种应用表面肌电薄膜电极的脊柱侧弯评估方法，所述方法基于表面肌电薄膜电极阵列采集肌电信号，进而获取肌肉协同矩阵，通过肌肉协同矩阵计算脊柱各水平方向左右两侧肌电活动的对称性指标，进而评估是否存在脊柱侧弯可能。

优选地，在所述方法中，所述基于表面肌电薄膜电极阵列采集的原始数据包括下述步骤：

S100、将表面肌电薄膜电极阵列均匀分布在被测者脊柱中线两侧；

S200、在被测者在完成一次脊柱在人体矢状面的最大幅度动态连续前向弯腰和后向伸展动作的同时，记录肌电信号，获得原始数据。

优选地，在所述方法中，所述肌肉协同矩阵通过下述步骤获取：

S101、将已采集的t列时间帧下的所有通道预处理后的肌电数据组成矩阵A^m×t，m为所有肌电通道数；

S201、基于非负矩阵分解算法对A^m×t进行因式分解，得到W^m×nSYN，H^nSYN×t，使得||A-W^m×nSYNH^nSYN×t||＜ε；

其中，W^m×nSYN为肌肉协同矩阵，H^nSYN×t为肌肉时序激活系数矩阵；nSYN为肌肉协同数目；ε为第一设定阈值。

优选地，在所述方法中，所述对称性指标通过下述步骤获取：