[發(fā)明專利]基于標(biāo)準(zhǔn)模板肌電分解的腦肌信息傳遞規(guī)律提取方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111579890.2
• 申請(qǐng)日: 2021-12-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114052750A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-02-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 席旭剛;王成浩;汪婷;葉飛;佘青山;李訓(xùn)根;李文國(guó)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 杭州電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): A61B5/369
• 分類號(hào): A61B5/369;A61B5/372;A61B5/389;A61B5/397;A61B5/00
• 代理公司: 浙江千克知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 33246
• 代理人: 周雷雷

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于標(biāo)準(zhǔn)模板肌電分解的腦肌信息傳遞規(guī)律提取方法。首先，安排受試者執(zhí)行相應(yīng)動(dòng)作記錄下同步的肌電信號(hào)和腦電信號(hào)。通過(guò)小波去噪先對(duì)sEMG信號(hào)完成預(yù)處理，再利用先驗(yàn)知識(shí)而總結(jié)提出的模板進(jìn)行模板匹配，將肌電信號(hào)中的波形按照模板匹配的規(guī)則進(jìn)行剝離MUAP進(jìn)行分解。接著對(duì)分解出的信號(hào)序列分別提取MUAP數(shù)量、MUAP波幅、MUAP瞬時(shí)傳導(dǎo)速度特征，構(gòu)建肌電特征與同步腦電信號(hào)之間的實(shí)時(shí)變化關(guān)系圖譜，顯示在同一動(dòng)作下腦肌電信號(hào)間的信息傳遞規(guī)律。本發(fā)明可以更為細(xì)化精確的找出腦肌間的信息傳遞方式，讓所提取的特征更為敏感的響應(yīng)每一次同步腦電的變化，這樣可以更好地探究腦肌的信號(hào)變化規(guī)律率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于生物電信號(hào)處理領(lǐng)域，涉及一種基于標(biāo)準(zhǔn)模板肌電分解的腦肌信息傳遞規(guī)律提取方法，特別涉及一種將信號(hào)分解后獲取相應(yīng)特征與另一同步信號(hào)間變化規(guī)律的提取方法。

背景技術(shù)

運(yùn)動(dòng)是人體最基本的一個(gè)功能，會(huì)陪伴人們每一天，參與人們的各種生活活動(dòng)，但是根據(jù)資料顯示，隨著老齡化問(wèn)題加重，肢體運(yùn)動(dòng)功能存在障礙的人群正在逐年上漲，據(jù)世界衛(wèi)生組織統(tǒng)計(jì)，現(xiàn)在全世界已經(jīng)超過(guò)17％的人群患有各式的運(yùn)動(dòng)障礙疾病，如中風(fēng)、腦癱、肌肉萎縮等，這些疾病嚴(yán)重影響了他們的日常生活。

不僅僅是疾病，一些事故和自然災(zāi)害也會(huì)可能會(huì)嚴(yán)重影響人們的運(yùn)動(dòng)，給人們?cè)斐珊車?yán)重的運(yùn)動(dòng)障礙。對(duì)于上述的人群來(lái)說(shuō)，如果不能及時(shí)了解、恢復(fù)自身的運(yùn)動(dòng)功能，那么將會(huì)導(dǎo)致生活質(zhì)量大幅度下降，精神受到嚴(yán)重折磨，同時(shí)也給家庭和社會(huì)帶來(lái)了巨大的壓力，因此更加了解患者的運(yùn)動(dòng)障礙詳情，針對(duì)患者進(jìn)行有目的性的方案確定是非常有必要性的。

人的運(yùn)動(dòng)、動(dòng)作意圖很大程度反映在皮層與肌肉之間，運(yùn)動(dòng)皮層常常在簡(jiǎn)單的肌肉收縮過(guò)程中出現(xiàn)振蕩，皮層和肌肉的活動(dòng)存在很大的相關(guān)性，皮層肌肉間的相互作用關(guān)系反映了運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元與皮質(zhì)之間的通信，因此了解皮層與肌肉間的信息傳遞規(guī)律，對(duì)于運(yùn)動(dòng)障礙患者的康復(fù)、治療意義重大。

表面肌電信號(hào)(Surface electromyography,sEMG)是一種微弱的生理電信號(hào)，可以通過(guò)黏附在皮膚表面的電極進(jìn)行檢測(cè)，其形成就是在肌肉運(yùn)動(dòng)收縮中募集的運(yùn)動(dòng)單元(Motor Unit MU)間歇放電產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)單元?jiǎng)幼麟娢恍蛄?Motor Unit Action PotentialTrains，MUAPTs)在皮膚表面疊加形成的一種生理電信號(hào)；腦電信號(hào)(Electroencephalogram，EEG)是人體指令的中心信號(hào)，包含人體運(yùn)動(dòng)控制的大部分信息，能夠有效揭示大腦活動(dòng)狀態(tài)。當(dāng)肌肉收縮時(shí)，大腦皮層中參與肌肉控制的運(yùn)動(dòng)單元被激活，控制肌肉組織執(zhí)行相應(yīng)的活動(dòng)，同時(shí)肌肉運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的動(dòng)作信號(hào)也會(huì)通過(guò)上行運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元通路傳遞回大腦皮層進(jìn)行反饋，因此研究皮層之間的傳遞規(guī)律對(duì)于了解神經(jīng)系統(tǒng)的運(yùn)行機(jī)制以及運(yùn)動(dòng)障礙康復(fù)相關(guān)的臨床研究至關(guān)重要。

想要了解更多皮層之間傳遞規(guī)律，獲得皮層與肌肉間的細(xì)節(jié)，可以通過(guò)了解EMG信號(hào)產(chǎn)生的逆過(guò)程——sEMG分解，將EMG信號(hào)還原成多個(gè)運(yùn)動(dòng)單位動(dòng)作電位序列，進(jìn)而獲得更過(guò)深層的信息。目前關(guān)于皮層與肌肉間存在關(guān)系的研究大多都是研究肌肉整體(原始sEMG信號(hào))與皮層(EEG信號(hào))之間存在的關(guān)系，如Yang和Siemionow等人研究了肌肉漸進(jìn)性疲勞過(guò)程皮層與肌肉間存在的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)隨著肌肉疲勞程度變高，EEG和EMG信號(hào)能量均顯著下降，皮層與肌肉間相干性變?nèi)酰籊win等人研究了肌肉在不同狀態(tài)下的腦肌電信號(hào)間存在的關(guān)系，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，肌肉等張收縮期間γ頻段的腦肌信號(hào)間響應(yīng)更好，而在等長(zhǎng)收縮期間β頻段的腦肌信號(hào)間響應(yīng)更好。但是上述均是研究整個(gè)EMG信號(hào)與EEG的關(guān)系，并沒(méi)有考慮神經(jīng)肌肉系統(tǒng)內(nèi)部的信息傳輸機(jī)制，而EMG信號(hào)分解可以通過(guò)獲取運(yùn)動(dòng)單元的募集規(guī)律、發(fā)放及波形等信息直觀的了解肌肉運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元的活動(dòng)狀態(tài)，是揭示神經(jīng)肌肉機(jī)理的一種行之有效的手段，因此將肌電信號(hào)分解再探究和腦電間的關(guān)系，可以從生理學(xué)角度更深層地獲取神經(jīng)肌肉系統(tǒng)的傳遞信息，更深層了解皮層與肌肉間的傳遞規(guī)律。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供了一種基于標(biāo)準(zhǔn)模板肌電分解的腦肌信息傳遞規(guī)律提取方法。