可穿戴离电式肌肉力电耦合传感及肌力评估  

作　　者：邹佩锴 王俊瀚 李儒雅 樊瑜波[1,2] 

机构地区：[1]北京航空航天大学生物与医学工程学院,生物力学与力生物学教育部重点实验室,北京市生物医学工程高精尖创新中心,北京100083 [2]北京航空航天大学医学科学与工程学院,北京100083

出　　处：《医用生物力学》2024年第S01期185-185,共1页Journal of Medical Biomechanics

基　　金：国家重点研发计划项目,2023YFC3603500;国家自然科学基金项目,61801012

摘　　要：目的本研究提出了一种新型高灵敏度离电式薄膜传感器,对肌肉力学描记(FMG)和表面肌电信号(s EMG)进行同步采集并通过信号融合处理对肌力的精准评估,旨在实现长期肌肉运动状态监测及肌力评估,为运动功能康复评价以及制定个性化康复方案提供定量化参考。方法传感器基于离子凝胶材料实现高灵敏度传感。本研究由10名健康受试者参加肌力测试,利用肌骨超声测试了肱二头肌弯举和肱三头肌伸展在不同载荷下肌肉的曲率半径和厚度变化,利用本研究搭建的传感系统获取FMG和s EMG信号。每位受试者的数据和特征均单独标准化,然后进行单向方差分析和基于SVR的回归模型训练以进行力量评估,并在10名肘关节损伤患者上进行了功能评估。结果首先,该力电耦合传感器对FMG信号采集具有高灵敏度和良好的重复性(变化<10%),s EMG信号也具有良好的信噪比(优于80 d B)。其次,超声测量结果表明不同重量下肌肉曲率半径、厚度和FMG信号的变化具有相关性。最后,通过随机划分数据集并使用SVR回归模型,可以估计肌肉力量(误差小于10%)。结论本研究提出了一种可为长期肌肉监测及康复评估用的可穿戴传感装置,借助超声解释了FMG信号与肌肉形态之间的关系,也通过对于肌肉运动过程中的力电信号同步采集实现了肌力评估。

关 键 词：肘关节损伤 健康受试者 同步采集 肱三头肌 肌肉运动 可穿戴 薄膜传感器 力电耦合 

分 类 号：R496[医药卫生—康复医学] TP212[医药卫生—临床医学]