[發明專利]一種在體骨關節應力分布檢測方法

有效

• 申請號: 201610766816.4
• 申請日: 2016-08-29
• 公開（公告）號: CN106175802B
• 公開（公告）日: 2018-12-28
• 發明（設計）人: 賈曉燕;劉彬;劉志剛;潘月海;劉凱;張晉東;李秀存
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: A61B5/22
• 分類號: A61B5/22;A61B5/0488
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 黃浩威

本發明公開了一種在體骨關節應力分布檢測方法，具體包括根據在體骨關節處于不同位置時控制骨關節運動的肌肉的電信號變化，構建多通道肌電信息融合模型；利用在體骨關節各個骨骼及關節面及關節連接關系，構建骨關節影像學三維有限元模型；利用肌電信息中反映人體控制骨關節運動的特征參數與“肌肉力?關節力矩”的映射關系，構建等動肌力模型；在體骨關節處于不同位置時骨骼的生物力學變化，構建骨關節生物力學模型，以神經?肌肉?骨關節的力傳導方式對在體骨關節的應力傳遞和分布情況進行檢測。本發明為人體在體骨關節應力分布檢測提供一種全新的途徑。

技術領域

本發明涉及生物醫學技術領域，具體涉及一種在體骨關節應力分布檢測方法。

背景內容

以往對骨關節的應力分布檢測大都是在“標本”上進行的。“標本”無生命體征，并且標本的骨關節肌肉無活性，不能真實再現“在體”骨關節的應力分布。而且，對標本進行骨關節應力分布檢測通常采取在骨關節間放置壓敏薄膜片，通過壓敏薄膜片進行測量，會對骨關節造成創傷。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明旨在提供一種在體骨關節應力分布檢測方法，通過該方法所構建得到的在體骨關節應力分布檢測模型，是采用非侵入方式以在體為對象，為骨關節應力分布檢測提供一種全新的途徑。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種在體骨關節應力分布檢測方法，包括如下步驟：

S1檢測人體在體骨關節處于不同位置時控制骨關節運動的肌肉的肌電信號變化，構建多通道肌電信息融合模型，對影響骨骼運動相關肌肉的神經生理變化信息進行獲取和模式識別；

與此同時，利用在體骨關節各個骨骼及關節面及關節連接關系，構建骨關節影像學三維有限元模型，獲取在體骨關節不同位置時的骨骼及其相鄰骨的三維坐標參數；

S2根據肌電信息中反映控制骨關節運動的特征參數與“肌肉力-關節力矩”的映射關系，構建等動肌力模型，推算對骨關節負載的肌肉力和關節力矩；

S3在體骨關節處于不同位置時骨骼的生物力學變化，構建骨關節生物力學模型，以神經-肌肉-骨關節的力傳導方式對在體骨關節的應力傳遞和分布情況進行檢測。

需要說明的是，步驟S1中，檢測人體在體骨關節處于不同位置時控制骨關節運動的肌肉的肌電信號變化，構建多通道肌電信息融合模型，對影響骨骼運動相關肌肉的神經生理變化信息進行獲取和模式識別具體為：

采集人體在體骨關節分別處于不同標準運動位時的表面肌電信號；對采集的表面肌電信號運用支持向量機構建肌電信號特征向量空間(x_i,y_i)，其中x_i為樣本輸入量，y_i表示與x_i對應的支持向量機的期望值；根據Mercer定理在分類超平面H中采用q階多項式核函數k(x,y)＝[(x,y)+1]^q來對肌電信號進行分類。

進一步需要說明的是，所述表面肌電信號包括主肌肉激活時序、時程，不同肌肉間協調模式，振幅值。

進一步需要說明的是，采集人體在體骨關節分別處于不同標準運動位時的表面肌電信號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。

進一步需要說明的是，步驟S1中，在根據Mercer定理在分類超平面H中采用q階多項式核函數k(x,y)＝[(x,y)+1]^q來對肌電信號進行分類中，引入松弛因子ζ構建懲罰函數來提高肌電信號的特征提取與識別的精度。

需要說明的是，步驟S1中，利用在體骨關節各個骨骼及關節面及關節連接關系，構建骨關節影像學三維有限元模型，獲取在體骨關節不同位置時的骨骼及其相鄰骨的三維坐標參數的方法具體為：