基于肌肉协同和肌间耦合的上肢运动功能评价方法研究
发布时间：2021-04-30 06:25
上肢运动功能评价的准确性和可靠性在康复领域方面倍受专家学者的关注。本文利用现有的肌电采集技术,对表面肌电信号进行分析,定量进行运动功能评价,研究上肢在不同握力与耦合关系以及3维力的产生过程中的肌间协同与耦合关系。前者为肌间耦合关系提供新思路,后者将肌间协同与耦合相结合,不仅可以对中枢神经系统的控制方式进行验证,而且发现了肌间协同与耦合内在关联。进一步对比分析中风患者与健康人协同模块和协同肌肉耦合性的差异,将前面分析出的协同-耦合特征与患者的Fugl-Meyer评分结果相结合,对中风患者的运动功能评价提供新的方向。本课题主要研究内容如下:（1）提出基于非负矩阵分解和复杂网络的肌间耦合分析方法。将非负矩阵分解方法引入到肌间耦合分析的频段提取中,有效提取运动控制的主要作用频段及对应的耦合性信息,并构建不同条件下的肌肉网络,利用复杂网络的特征对肌肉的耦合性进行整体的评估。将该方法应用于健康人上肢不同握力下多通道表面肌电信号的耦合分析中,研究发现不同握力下肌肉的激活程度存在显著性差异;肌间耦合在10～20Hz频段上较为显著;且在10～20Hz频段上耦合程度随着握力的增加呈现显著性变化。（2）提出...
【文章来源】：杭州电子科技大学浙江省
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
1.1 研究背景以及研究意义
1.2 肌电信号的简介
1.2.1 肌电信号产生机理
1.2.2 肌电信号的采集方式
1.2.3 表面肌电信号的特点
1.3 国内外研究现状
1.3.1 肌间耦合研究进展
1.3.2 肌间协同研究进展
1.3.3 肌间协同-耦合分析研究进展
1.4 课题主要研究内容以及章节安排
2 肌电信号采集及其预处理和分析方法
2.0 引言
2.1 肌电信号采集实验
2.1.1 不同握力下的采集实验
2.1.2 三维空间力的产生实验
2.2 表面肌电信号预处理
2.2.1 去除基线漂移的方法
2.2.2 带通滤波和去除工频干扰方法
2.3 表面肌电信号的分析方法
2.3.1 肌间耦合分析方法
2.3.2 肌间协同分析方法
2.4 本章小结
3 基于复杂功能网络的多频段肌间耦合分析
3.1 引言
3.2 多频段复杂功能网络分析方法
3.2.1 肌肉激活水平分析
3.2.2 复杂功能网络算法
3.2.3 非负矩阵和复杂功能网络的肌间耦合分析
3.3 多频段肌肉耦合分析
3.3.1 不同握力下的肌肉激活水平估计
3.3.2 肌间耦合相干性峰值分布
3.3.3 非负矩阵分解提取特征值与分析
3.3.4 相同握力下不同频段内的比较
3.3.5 相同频段下不同握力间的比较
3.4 总结
4 基于肌间协同-耦合运动过程中的功能分析
4.1 引言
4.2 肌间协同和肌间耦合分析
4.2.1 非负矩阵分解-一致性分析方法
4.2.2 显著性面积分析
4.3 实验结果分析
4.3.1 肌肉协同结果分析
4.3.2 协同肌肉和非协同肌肉耦合分析
4.3.3 运动过程中协同-耦合分析
4.3.4 维持力的阶段协同-耦合分析
4.4 总结
5 中风患者的运动功能评价分析
5.1 引言
5.2 中风患者的协同和耦合分析
5.2.1 肌间协同分析及结果
5.2.2 肌间耦合分析及结果
5.2.3 中风患者和健康人对比分析
5.3 中风患者运动功能评价
5.3.1 传统评价量表方法
5.3.2 评价方案设定
5.3.3 评价结果及分析
5.4 总结
6 总结与展望
6.1 总结
6.2 研究展望
致谢
参考文献
附录A Brunstrom偏瘫运动功能评价
附录B 运动功能(Fugl-Meyer)评定量表
附录C 作者在读期间发表的学术论文及参加的科研项目
【参考文献】：
期刊论文
[1]扩展Barthel指数量表评定脑卒中ADL能力的效度研究[J]. 张学敏,毕胜,张嗣敏,赵海红,霍剑菲. 中国康复. 2019(03)
[2]醒脑开窍针刺法结合Brunnstrom分期对脑卒中后手功能障碍的影响[J]. 孙定炯. 时珍国医国药. 2018(07)
[3]基于相干性的多频段脑肌电信号双向耦合分析[J]. 高云园,任磊磊,张迎春,佘青山,席旭刚,张启忠. 传感技术学报. 2017(10)
[4]基于表面肌电的下肢肌肉功能网络构建及其应用研究[J]. 陈玲玲,李珊珊,刘作军,张燕. 自动化学报. 2017(03)
[5]基于变分模态分解-相干分析的肌间耦合特性[J]. 杜义浩,齐文靖,邹策,张晋铭,谢博多,谢平. 物理学报. 2017(06)
[6]基于肌肉协同激活模型的上肢关节运动连续估计[J]. 桂奇政,孟明,马玉良,罗志增. 仪器仪表学报. 2016(06)
[7]Fugl-Meyer量表在脑卒中康复评定中的应用分析[J]. 卢寨瑶. 临床医药文献电子杂志. 2016(11)
[8]基于Granger因果分析的阿尔兹海默病静息态脑电网络连接特性的研究[J]. 陈静静,张挺,郑旭媛. 航天医学与医学工程. 2015(06)
[9]基于偏定向相干性（PDC）的脑卒中后抑郁症患者脑网络研究[J]. 王春方,孙长城,张希,王勇军,綦宏志,何峰,赵欣,张颖,万柏坤,杜金刚,明东. 中国生物医学工程学报. 2015(04)
[10]表面肌电信号采集系统设计[J]. 李成凯,席旭刚,王俊伟,武昊. 杭州电子科技大学学报(自然科学版). 2015(02)
博士论文
[1]面向脑卒中康复评估的神经肌肉功能耦合分析方法研究[D]. 陈晓玲.燕山大学 2018
[2]基于脑电的磁刺激穴位复杂脑功能网络研究[D]. 尹宁.河北工业大学 2013
硕士论文
[1]基于相干分析的上肢肌电信号耦合方法研究[D]. 齐文靖.燕山大学 2018
[2]康复功能评价中肌间协同—耦合关系分析方法研究[D]. 李欣欣.燕山大学 2017
[3]康复运动中表面肌电信号分析方法研究[D]. 马静云.燕山大学 2015
[4]人体上肢表面肌电信号采集与处理的研究[D]. 班帅.东北大学 2012
[5]人体表面肌电信号的特性研究[D]. 刘涛然.天津科技大学 2009
本文编号：3169014
【文章来源】：杭州电子科技大学浙江省
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
1.1 研究背景以及研究意义
1.2 肌电信号的简介
1.2.1 肌电信号产生机理
1.2.2 肌电信号的采集方式
1.2.3 表面肌电信号的特点
1.3 国内外研究现状
1.3.1 肌间耦合研究进展
1.3.2 肌间协同研究进展
1.3.3 肌间协同-耦合分析研究进展
1.4 课题主要研究内容以及章节安排
2 肌电信号采集及其预处理和分析方法
2.0 引言
2.1 肌电信号采集实验
2.1.1 不同握力下的采集实验
2.1.2 三维空间力的产生实验
2.2 表面肌电信号预处理
2.2.1 去除基线漂移的方法
2.2.2 带通滤波和去除工频干扰方法
2.3 表面肌电信号的分析方法
2.3.1 肌间耦合分析方法
2.3.2 肌间协同分析方法
2.4 本章小结
3 基于复杂功能网络的多频段肌间耦合分析
3.1 引言
3.2 多频段复杂功能网络分析方法
3.2.1 肌肉激活水平分析
3.2.2 复杂功能网络算法
3.2.3 非负矩阵和复杂功能网络的肌间耦合分析
3.3 多频段肌肉耦合分析
3.3.1 不同握力下的肌肉激活水平估计
3.3.2 肌间耦合相干性峰值分布
3.3.3 非负矩阵分解提取特征值与分析
3.3.4 相同握力下不同频段内的比较
3.3.5 相同频段下不同握力间的比较
3.4 总结
4 基于肌间协同-耦合运动过程中的功能分析
4.1 引言
4.2 肌间协同和肌间耦合分析
4.2.1 非负矩阵分解-一致性分析方法
4.2.2 显著性面积分析
4.3 实验结果分析
4.3.1 肌肉协同结果分析
4.3.2 协同肌肉和非协同肌肉耦合分析
4.3.3 运动过程中协同-耦合分析
4.3.4 维持力的阶段协同-耦合分析
4.4 总结
5 中风患者的运动功能评价分析
5.1 引言
5.2 中风患者的协同和耦合分析
5.2.1 肌间协同分析及结果
5.2.2 肌间耦合分析及结果
5.2.3 中风患者和健康人对比分析
5.3 中风患者运动功能评价
5.3.1 传统评价量表方法
5.3.2 评价方案设定
5.3.3 评价结果及分析
5.4 总结
6 总结与展望
6.1 总结
6.2 研究展望
致谢
参考文献
附录A Brunstrom偏瘫运动功能评价
附录B 运动功能(Fugl-Meyer)评定量表
附录C 作者在读期间发表的学术论文及参加的科研项目
【参考文献】：
期刊论文
[1]扩展Barthel指数量表评定脑卒中ADL能力的效度研究[J]. 张学敏,毕胜,张嗣敏,赵海红,霍剑菲. 中国康复. 2019(03)
[2]醒脑开窍针刺法结合Brunnstrom分期对脑卒中后手功能障碍的影响[J]. 孙定炯. 时珍国医国药. 2018(07)
[3]基于相干性的多频段脑肌电信号双向耦合分析[J]. 高云园,任磊磊,张迎春,佘青山,席旭刚,张启忠. 传感技术学报. 2017(10)
[4]基于表面肌电的下肢肌肉功能网络构建及其应用研究[J]. 陈玲玲,李珊珊,刘作军,张燕. 自动化学报. 2017(03)
[5]基于变分模态分解-相干分析的肌间耦合特性[J]. 杜义浩,齐文靖,邹策,张晋铭,谢博多,谢平. 物理学报. 2017(06)
[6]基于肌肉协同激活模型的上肢关节运动连续估计[J]. 桂奇政,孟明,马玉良,罗志增. 仪器仪表学报. 2016(06)
[7]Fugl-Meyer量表在脑卒中康复评定中的应用分析[J]. 卢寨瑶. 临床医药文献电子杂志. 2016(11)
[8]基于Granger因果分析的阿尔兹海默病静息态脑电网络连接特性的研究[J]. 陈静静,张挺,郑旭媛. 航天医学与医学工程. 2015(06)
[9]基于偏定向相干性（PDC）的脑卒中后抑郁症患者脑网络研究[J]. 王春方,孙长城,张希,王勇军,綦宏志,何峰,赵欣,张颖,万柏坤,杜金刚,明东. 中国生物医学工程学报. 2015(04)
[10]表面肌电信号采集系统设计[J]. 李成凯,席旭刚,王俊伟,武昊. 杭州电子科技大学学报(自然科学版). 2015(02)
博士论文
[1]面向脑卒中康复评估的神经肌肉功能耦合分析方法研究[D]. 陈晓玲.燕山大学 2018
[2]基于脑电的磁刺激穴位复杂脑功能网络研究[D]. 尹宁.河北工业大学 2013
硕士论文
[1]基于相干分析的上肢肌电信号耦合方法研究[D]. 齐文靖.燕山大学 2018
[2]康复功能评价中肌间协同—耦合关系分析方法研究[D]. 李欣欣.燕山大学 2017
[3]康复运动中表面肌电信号分析方法研究[D]. 马静云.燕山大学 2015
[4]人体上肢表面肌电信号采集与处理的研究[D]. 班帅.东北大学 2012
[5]人体表面肌电信号的特性研究[D]. 刘涛然.天津科技大学 2009
本文编号：3169014
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