[發(fā)明專利]一種在體骨關(guān)節(jié)應(yīng)力分布檢測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610766816.4
• 申請(qǐng)日: 2016-08-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106175802B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-12-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 賈曉燕;劉彬;劉志剛;潘月海;劉凱;張晉東;李秀存
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 吉林大學(xué)
• 主分類號(hào): A61B5/22
• 分類號(hào): A61B5/22;A61B5/0488
• 代理公司: 北京科億知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11350
• 代理人: 黃浩威

1.一種在體骨關(guān)節(jié)應(yīng)力分布檢測(cè)方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1檢測(cè)人體在體骨關(guān)節(jié)處于不同位置時(shí)控制骨關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的肌肉的肌電信號(hào)變化，構(gòu)建多通道肌電信息融合模型，對(duì)影響骨骼運(yùn)動(dòng)相關(guān)肌肉的神經(jīng)生理變化信息進(jìn)行獲取和模式識(shí)別；

與此同時(shí)，利用在體骨關(guān)節(jié)各個(gè)骨骼及關(guān)節(jié)面及關(guān)節(jié)連接關(guān)系，構(gòu)建骨關(guān)節(jié)影像學(xué)三維有限元模型，獲取在體骨關(guān)節(jié)不同位置時(shí)的骨骼及其相鄰骨的三維坐標(biāo)參數(shù)；

S2根據(jù)肌電信息中反映控制骨關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的特征參數(shù)與“肌肉肌力-關(guān)節(jié)力矩”的映射關(guān)系，構(gòu)建等動(dòng)肌力模型，推算對(duì)骨關(guān)節(jié)負(fù)載的肌肉肌力和關(guān)節(jié)力矩；

S3在體骨關(guān)節(jié)處于不同位置時(shí)骨骼的生物力學(xué)變化，構(gòu)建骨關(guān)節(jié)生物力學(xué)模型，以神經(jīng)-肌肉-骨關(guān)節(jié)的力傳導(dǎo)方式對(duì)在體骨關(guān)節(jié)的應(yīng)力傳遞和分布情況進(jìn)行檢測(cè)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在體骨關(guān)節(jié)應(yīng)力分布檢測(cè)方法，其特征在于，步驟S1中，檢測(cè)人體在體骨關(guān)節(jié)處于不同位置時(shí)控制骨關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的肌肉的肌電信號(hào)變化，構(gòu)建多通道肌電信息融合模型，對(duì)影響骨骼運(yùn)動(dòng)相關(guān)肌肉的神經(jīng)生理變化信息進(jìn)行獲取和模式識(shí)別具體為：

采集人體在體骨關(guān)節(jié)分別處于不同標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)動(dòng)位時(shí)的表面肌電信號(hào)；對(duì)采集的表面肌電信號(hào)運(yùn)用支持向量機(jī)構(gòu)建肌電信號(hào)特征向量空間(x_i,y_i)，其中x_i為樣本輸入量，y_i表示與x_i對(duì)應(yīng)的支持向量機(jī)的期望值；根據(jù)Mercer定理在分類超平面H中采用q階多項(xiàng)式核函數(shù)k(x,y)＝[(x,y)+1]^q來(lái)對(duì)肌電信號(hào)進(jìn)行分類。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的在體骨關(guān)節(jié)應(yīng)力分布檢測(cè)方法，其特征在于，所述表面肌電信號(hào)包括主肌肉激活時(shí)序、時(shí)程，不同肌肉間協(xié)調(diào)模式，振幅值。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的在體骨關(guān)節(jié)應(yīng)力分布檢測(cè)方法，其特征在于，采集人體在體骨關(guān)節(jié)分別處于不同標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)動(dòng)位時(shí)的表面肌電信號(hào)具體方法為每塊肌肉上沿肌群方向貼表面電極三片，中間為參考電極，間隔為2cm。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的在體骨關(guān)節(jié)應(yīng)力分布檢測(cè)方法，其特征在于，步驟S1中，在根據(jù)Mercer定理在分類超平面H中采用q階多項(xiàng)式核函數(shù)k(x,y)＝[(x,y)+1]^q來(lái)對(duì)肌電信號(hào)進(jìn)行分類中，引入松弛因子ζ構(gòu)建懲罰函數(shù)來(lái)提高肌電信號(hào)的特征提取與識(shí)別的精度。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在體骨關(guān)節(jié)應(yīng)力分布檢測(cè)方法，其特征在于，步驟S1中，利用在體骨關(guān)節(jié)各個(gè)骨骼及關(guān)節(jié)面及關(guān)節(jié)連接關(guān)系，構(gòu)建骨關(guān)節(jié)影像學(xué)三維有限元模型，獲取在體骨關(guān)節(jié)不同位置時(shí)的骨骼及其相鄰骨的三維坐標(biāo)參數(shù)的方法具體為：

以骨關(guān)節(jié)的骨骼整體模型為參照坐標(biāo)利用三維CT斷層掃描技術(shù)采集人體在體骨關(guān)節(jié)分別處于不同標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)動(dòng)位時(shí)的CT圖像；進(jìn)一步利用對(duì)CT圖像進(jìn)行處理再現(xiàn)其骨性結(jié)構(gòu)的三維形態(tài)，并以此構(gòu)建網(wǎng)格優(yōu)化的骨關(guān)節(jié)數(shù)字模型，將此模型構(gòu)建皮質(zhì)骨、松質(zhì)骨、骨髓腔、韌帶群、關(guān)節(jié)軟骨和三角纖維軟骨的體模型，進(jìn)而構(gòu)建骨關(guān)節(jié)三維有限元模型。