膝关节镜手术病人的股外侧肌和股内侧肌的表面肌电信号检测研究

【摘要】随着生活水平提高,人们越加认识到健身运动的重要性,但又因为快节奏的生活经常导致运动过急,所以近年来膝关节运动损伤的发生率逐年递增。另一方面,也是因为人们生活水平提高,伴随着生活安逸和缺乏运动、身体肥胖和机能下降等现象,这又导致膝关节负重增加和膝关节肌肉群功能下降,从而加快了膝关节慢性损伤。因此,近年来,膝关节相关的疾病发生率逐年递增,膝关节镜手术病人成为骨科的最常见手术病人之一。而肌肉的最主要部分就是骨骼肌,因此,通过研究膝关节相关的骨骼肌来分析膝关节损伤状况,成为肌电检测的最新研究热点之一。本文介绍一种自主开发的四通道的无线表面肌电采集系统,获取膝关节镜手术病人下蹲时股内侧肌、股外侧肌的表面肌电信号,从中提取肌肉活动的特征信息,实现对膝关节损伤病人的肌肉功能检测,为临床提供了一种实时、无创、高效的数字化检测方法。本研究的创新点为3点：(1)硬件方面：研制了一种基于16位型单片机的多通道无线肌电采集系统,去除单片机输出导线,使得上位机电脑可以无线采集被测对象的肌电信号,消除了有线传输对被测对象的动作约束,使得无导线采集病人日常生活状态中的肌电信号成为可能。(2)软件方面：设计基于MFC的sEMG采集人机交互控制界面,实现了连续采集表面肌电信号和单个动作信号的自动划分的功能。(3)临床应用方面：利用本文设计的四通道sEMG无线采集系统,直接测量膝关节镜手术病人下蹲时股内侧肌VM、股外侧肌VL表面肌电信号；直接对现场采集的临床数据,进行数据优化、工频干扰滤波、基于MATLAB的自动切割数据等数据处理,再分别运用时域与小波时频分析方法提取了sEMG的积分肌电总量iEMG、平均瞬时中值频率IMNF两种特征值,实现了膝关节镜病人sEMG信号时频特征以及正常腿和病腿VL和VM的肌肉活动状态和功能检测之间关联性分析研究。本论文融合了骨骼肌功能研究、电生理信号采集、时频信号特征提取、分类检测等多学科,属于多学科交叉研究,创新点是肌电分类和检测膝关节镜手术病人的肌肉功能,左右腿对比肌肉功能差异,为临床提供膝关节肌肉诊疗方法。
【作者】邱萍；
【导师】双丰；朱旻；
【作者基本信息】中国科学技术大学，信息获取与控制，2014，硕士
【关键词】膝关节；股四头肌；表面肌电；积分肌电总量；中值频率；

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