[發明專利]用于測量肌肉信號的方法和設備

有效

• 申請號: 201180059486.0
• 申請日: 2011-10-28
• 公開（公告）號: CN103260506A
• 公開（公告）日: 2013-08-21
• 發明（設計）人: 米卡·埃拉拉;帕西·塔維;雅尼·芒蒂雅維;米科·瓦阿蘇伊蘭基
• 申請（專利權）人: 米卡·埃拉拉;帕西·塔維;雅尼·芒蒂雅維;米科·瓦阿蘇伊蘭基
• 主分類號: A61B5/0488
• 分類號: A61B5/0488;A61B5/0492;A61B5/04
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 王茂華

技術領域

本發明涉及用于測量肌肉信號的方法、設備、系統和計算機程序產品。更具體而言，本發明涉及對肌肉的狀態和屬性的檢測，以及用于其的設備、系統和計算機程序產品。

背景技術

人類骨骼肌由大量運動單元組成，這些運動單元是同步行動并且被相同的神經信號激勵的多個肌肉細胞束。對肌肉的電激勵使得肌肉收縮并執行工作。肌肉中的電激勵可被測量為組織中或者皮膚上的兩個電極之間的電壓。可根據電極所拾取的該信號的特性來分析肌肉的工作。電壓信號的屬性取決于肌肉的總活動，并且取決于給定肌肉中不同類型的激活的運動單元的相對活動。

肌肉的力量和耐力可通過有計劃的鍛煉來形成。為了提高體育表現，肌肉需要被鍛煉，以使得其變得疲勞，但是使得肌肉仍然相當快速地從鍛煉中恢復。另外，存在許多傾向于鼓勵人員長時間保持在相同位置的現代職業。這也使得肌肉變得疲勞。

利用用于分析肌肉工作的最先進方法和設備，已經證明難以確定何時肌肉疲勞到其仍然相當快速地恢復的程度，以及何時肌肉疲勞到花費顯著更長時間才恢復的程度。

因而，存在針對如下解決方案的需求，其使得能夠對肌肉信號的更精確和可靠的分析，以確定肌肉疲勞從而例如指導體育鍛煉。

發明內容

現在已經發明了改進方法和實現該方法的技術設備，以上問題由此得到緩解。本發明的各種方面包括方法、裝置、系統以及包括存儲在其中的計算機程序的計算機可讀介質，其特征在于獨立權利要求中所聲明的內容。本發明的各種實施例在從屬權利要求中被公開。

本發明涉及在正常(非疲勞，新鮮)狀態、疲勞(疲乏)狀態和被動不自主緊張(PIT)狀態之間確定肌肉的狀態。本發明還涉及確定肌肉的屬性，例如其與給定肌肉中的不同類型運動單元的相對比例有關的屬性。實施例還可適用于對諸如多發性硬化(MS)、肌痛或者帕金森病的某些狀態下的肌肉屬性的檢測。來自肌肉的信號在休息時(和/或在肌肉活動期間)通過利用電極布置而被記錄，其中接地體(earth?body)可防止電極拾取超出該接地體范圍的信號。信號的頻率內容通過頻譜分析，例如通過計算頻譜的矩，而被確定。在休息的肌肉中，正常頻率內容指示正常的非疲勞肌肉狀態，而低頻率內容和高頻率內容指示疲勞狀態和被動不自主緊張狀態。換言之，如果來自肌肉的信號包含異常大量的高頻率，則被動不自主緊張肌肉狀態被確定。疲勞的肌肉通過休息和從鍛煉中恢復可以返回到正常狀態，并且被動不自主緊張狀態通過伸展或者按摩可被返回正常狀態。在激活的肌肉中，頻譜的頻率內容取決于不同類型的激活的運動單元的相對數量。肌肉產生的力量越高，激活頻率越高。

根據本發明的第一方面，提供了一種用于分析肌肉信號的方法，該方法包括接收信號，該信號是利用電極從休息狀態下的肌肉測量得到的，確定指示所述信號的頻率內容的測量結果，確定所述指示信號在高頻率的強度的測量結果，其中所述高頻率實質上對應于肌肉(例如，在休息時)在被動不自主緊張狀態下所產生的頻率，并且其中所述高頻率在頻率上比正常頻率更高，其中所述正常頻率實質上對應于肌肉(例如，在休息時)在非疲勞狀態下所產生的頻率，以及基于所述指示所述信號在高頻率的強度的測量結果而確定肌肉處于被動不自主緊張狀態。根據一個實施例，信號可以被從自主或非自主激活的肌肉中獲取，并且信號的頻率屬性可以被用于估計肌肉的屬性和成分。

根據一種實施例，該方法包括利用放置在所述肌肉頂部皮膚上的多個(例如，至少兩個)電極(例如，在休息時)從肌肉中獲取信號，確定所述信號的頻譜的矩值，其中所述矩指示通過將頻率段的頻率值乘以同一段的幅度值以形成段乘積并對不同頻率的段乘積求和而確定或者可通過這樣確定的測量結果，并且其中所述矩值對應于所述信號的頻率內容，確定所述矩是否具有對應于所述信號的正常頻率內容、低頻率內容和高頻率內容的正常值、低值或高值，如果所述矩具有正常值，則確定肌肉處于非疲勞狀態，如果所述矩具有低值，則確定肌肉處于疲勞狀態，如果所述矩具有高值，則確定肌肉處于被動不自主緊張狀態，以及利用所述肌肉的所述確定的狀態來指導鍛煉。

根據本發明的第二方面，提供了一種用在肌肉狀態分析儀中的電極布置，包括被布置為當所述電極布置被操作時與皮膚接觸的至少兩個導電材料電極，圍繞所述至少兩個電極中的至少一個電極的電絕緣體，以及導電材料無源接地體，該無源接地體被布置為當所述電極布置被操作時，所述接地體圍繞所述至少兩個電極以限制所述至少兩個電極以免拾取來自所述接地體的范圍以外的信號。