專利名稱：近似熵分析誘發(fā)肌電m波評價電刺激致肌疲勞的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種肌疲勞近似熵的評價方法。特別是涉及一種近似熵分析誘發(fā)肌電M波評價電刺激致肌疲勞的方法。
背景技術(shù)：
電刺激作為一種安全有效的康復(fù)治療方式，逐漸應(yīng)用于臨床治療多種神經(jīng)肌肉疾病，它的研究發(fā)展受到了各國的重視。然而，電刺激的廣泛應(yīng)用同時還受到一個因素的限制，就是由其導(dǎo)致的肌疲勞。肌疲勞通常是指該系統(tǒng)最大作功能力或者最大收縮能力的暫時下降，它的產(chǎn)生直接影響刺激的效果，降低了肌肉的收縮反應(yīng)。在電刺激的臨床治療和神經(jīng)機理研究中，肌疲勞的測量和實時監(jiān)控都是一個重要問題。肌疲勞的測量方法有時域法，頻域法和非線性法，其中可用于實時測量的方法多 為頻域法，傳統(tǒng)上刺激結(jié)束后靜態(tài)表面肌電信號的平均頻率和中值頻率等參數(shù)可以用來實時測量肌疲勞程度與動態(tài)變化。然而由于表面肌電信號的干擾較大、信噪比較低，基于靜態(tài)表面肌電信號的功率譜參數(shù)對于肌疲勞的測量效果不理想。近年來已有研究開始嘗試采用電刺激誘發(fā)表面肌電M波信號來測量肌疲勞的變化，相對于靜態(tài)肌電信號而言，肌電M波具有信噪比更高、時間過程易于掌握的優(yōu)點，但目前基于電刺激誘發(fā)肌電M波的肌疲勞研究僅采用時域方法，由于肌肉收縮力和肌肉疲勞的發(fā)展而呈現(xiàn)非穩(wěn)定信號的變化特征，從而使傳統(tǒng)的肌電信號時頻分析受到一定的限制。因此在肌疲勞的評價方面缺乏準確性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種能夠更準確全面的表征電刺激導(dǎo)致肌疲勞的動態(tài)過程的近似熵分析誘發(fā)肌電M波評價電刺激致肌疲勞的方法。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種近似熵分析誘發(fā)肌電M波評價電刺激致肌疲勞的方法，包括如下步驟I)分別米集每一個受試者的電刺激誘發(fā)的表面肌電信號，包括( I)選擇受試者，安排每一個受試者接受實驗的時間；(2)對受試者安置表面肌電電極和刺激電極；(3)采集電刺激誘發(fā)的表面肌電信號；2)分別對采集到的表面肌電信號進行預(yù)處理得到M波信號，對采集到的表面肌電信號在MATLAB2011a平臺上進行處理，從能量的角度出發(fā)，設(shè)定閾值s并根據(jù)信號在固定時間窗內(nèi)的肌電信號能量值Q的大小來判斷信號是否處于誘發(fā)M波信號段，從而對信號進行自動實時分割，去除刺激波形以及非動作信號段，提取出M波信號；3)分別對預(yù)處理提取出的M波信號求取近似熵；4)對所有受試者的近似熵結(jié)果進行統(tǒng)計學(xué)t_檢驗，包括對所有受試者的近似熵結(jié)果分別進行歸一化處理；將所有受試者歸一化處理后的近似熵進行統(tǒng)計分析。步驟I)中選擇受試者人數(shù)為5個以上，年齡差小于3歲。步驟I)中表面肌電電極的安置是，將記錄電極的作用電極置于所測肌肉肌腹處，參考電極置于肌腱，接地電極則放置于記錄電極附近無肌肉處，刺激電極的安置是，放置于運動神經(jīng)處，與記錄電極的距離小于等于10cm。步驟I)中采集電刺激誘發(fā)的表面肌電信號包括在施加致疲勞的電刺激之前采集一組電刺激誘發(fā)的肌電信號作為初始值，同時為避免對疲勞產(chǎn)生影響，誘發(fā)肌電的電刺激施加時間少于20秒；步驟2)中所述的肌電信號能量值Q是采用如下公式得到
權(quán)利要求
1.一種近似熵分析誘發(fā)肌電M波評價電刺激致肌疲勞的方法，其特征在于，包括如下步驟 1)分別采集每一個受試者的電刺激誘發(fā)的表面肌電信號，包括 (1)選擇受試者，安排每一個受試者接受實驗的時間； (2)對受試者安置表面肌電電極和刺激電極； (3)采集電刺激誘發(fā)的表面肌電信號； 2)分別對采集到的表面肌電信號進行預(yù)處理得到M波信號， 對采集到的表面肌電信號在MATLAB2011a平臺上進行處理，從能量的角度出發(fā)，設(shè)定閾值s并根據(jù)信號在固定時間窗內(nèi)的肌電信號能量值Q的大小來判斷信號是否處于誘發(fā)M波信號段，從而對信號進行自動實時分割，去除刺激波形以及非動作信號段，提取出M波信號; 3)分別對預(yù)處理提取出的M波信號求取近似熵； 4)對所有受試者的近似熵結(jié)果進行統(tǒng)計學(xué)t-檢驗，包括 對所有受試者的近似熵結(jié)果分別進行歸一化處理；將所有受試者歸一化處理后的近似熵進行統(tǒng)計分析。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的近似熵分析誘發(fā)肌電M波評價電刺激致肌疲勞的方法，其特征在于，步驟I)中選擇受試者人數(shù)為5個以上，年齡差小于3歲。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的近似熵分析誘發(fā)肌電M波評價電刺激致肌疲勞的方法，其特征在于，步驟I)中表面肌電電極的安置是，將記錄電極的作用電極置于所測肌肉肌腹處，參考電極置于肌腱，接地電極則放置于記錄電極附近無肌肉處，刺激電極的安置是，放置于運動神經(jīng)處，與記錄電極的距離小于等于10cm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的近似熵分析誘發(fā)肌電M波評價電刺激致肌疲勞的方法，其特征在于，步驟I)中采集電刺激誘發(fā)的表面肌電信號包括在施加致疲勞的電刺激之前采集一組電刺激誘發(fā)的肌電信號作為初始值，同時為避免對疲勞產(chǎn)生影響，誘發(fā)肌電的電刺激施加時間少于20秒；
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的近似熵分析誘發(fā)肌電M波評價電刺激致肌疲勞的方法，其特征在于，步驟2)中所述的肌電信號能量值Q是采用如下公式得到
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的近似熵分析誘發(fā)肌電M波評價電刺激致肌疲勞的方法，其特征在于，步驟3)中所述對預(yù)處理提取出的M波信號求取近似熵包括如下過程 (1)設(shè)給定長度為N的一維時間序列{u(i)，i= I···N}，按式 Xi = {u(i), u(i+l), ".11(1+111-1)}重構(gòu) m 維向量 Xi, i = I, 2···η，η = N-m+1 ； (2)計算任意向量Xi與向量Xj(j = I, 2…N-m+1, j關(guān)i)之間的距離Mij =max|u(i+j)-u(j+k) , k = O, I,…m_l即兩向量之間的距離； (3)給定閾值r，通常r= O. 2^0. 3之間，對每個向量Xi統(tǒng)計(Iij ( r*SD的數(shù)目并求出該數(shù)目與距離總數(shù)(N-m)的比值，記為O1的，其中SD為序列的標準值； (4)將C;n(r)取對數(shù)，再對所有的i求平均值記為Φ
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的近似熵分析誘發(fā)肌電M波評價電刺激致肌疲勞的方法，其特征在于，步驟4)中所述的對所有受試者歸一化處理后的近似熵進行統(tǒng)計分析是將致疲勞電刺激作用后采集的信號的近似熵值與初始值進行統(tǒng)計分析。
全文摘要
一種近似熵分析誘發(fā)肌電M波評價電刺激致肌疲勞的方法分別采集每一個受試者的電刺激誘發(fā)的表面肌電信號，選擇受試者并安排實驗的時間，對受試者安置表面肌電電極和刺激電極，采集電刺激誘發(fā)的表面肌電信號；分別對采集到的表面肌電信號進行預(yù)處理得到M波信號；對所有受試者的近似熵結(jié)果分別進行歸一化處理；將所有受試者歸一化處理后的近似熵進行統(tǒng)計分析。本發(fā)明不僅彌補了靜態(tài)表面肌電信號干擾大，信噪比低的缺點，還突破了時頻領(lǐng)域?qū)哂谢煦缣匦缘募‰娦盘柗治鰰r的限制，更有效的表征了電刺激導(dǎo)致肌疲勞的動態(tài)過程。可以全面準確的表征出電刺激導(dǎo)致肌疲勞過程的動態(tài)變化，為評價電刺激導(dǎo)致疲勞的技術(shù)標準提供思路，促進電刺激的發(fā)展。
文檔編號A61B5/0488GK103006212SQ20131001424
公開日2013年4月3日 申請日期2013年1月15日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月15日
發(fā)明者劉志朋, 殷濤, 王穎, 靳靜娜 申請人:中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程研究所