[發明專利]一種應用表面肌電薄膜電極的脊柱側彎評估方法

在審

• 申請號: 202210104098.X
• 申請日: 2022-01-27
• 公開（公告）號: CN114569112A
• 公開（公告）日: 2022-06-03
• 發明（設計）人: 王瑋;李光林;劉志遠;趙陽;李青松;孫靜
• 申請（專利權）人: 中國科學院深圳先進技術研究院
• 主分類號: A61B5/107
• 分類號: A61B5/107;A61B5/389;A61B5/397;A61B5/00
• 代理公司: 北京市誠輝律師事務所 11430
• 代理人: 耿慧敏;成丹

本發明涉及一種應用表面肌電薄膜電極的脊柱側彎評估方法，為一種判斷有無脊柱側彎風險的量化評估方法。所述方法基于表面肌電薄膜電極陣列采集肌電信號，進而獲取肌肉協同矩陣，通過肌肉協同矩陣計算脊柱各水平方向左右兩側肌電活動的對稱性指標，進而評估是否存在脊柱側彎可能。本方法相較于傳統所用的醫學影像評估方法，提高檢測的速度并降低成本；相較視覺評估，提高檢測的可靠性和精度；相較于僅評估絕對肌電值相關參數，不僅提高評估的可靠性，而且能夠精準定位存在異常肌電活動的區域。

技術領域

本公開涉及醫療檢測技術，具體涉及一種應用表面肌電薄膜電極的脊柱側彎評估方法。

背景技術

特發性脊柱側彎是一種高發于青少年的脊柱畸形疾病，其發病機制至今不明。當前脊柱側彎的臨床診斷以醫學成像得到的骨性畸形為主，輔助以視覺評估被測試者的體表特征。但醫學影像存在有輻射、過程耗時、場地要求多、經濟成本高的問題，不適宜用于大規模的青少年脊柱側彎篩查；而在側彎早期，患者的體表特征通常無明顯癥狀，對病情的反應程度有限，故這種情況下視覺評估體表特征存在較高的假陰性和假陽性率。

肌肉作為維持脊柱姿態和功能的重要組織，已有多項國內外研究證實側彎病人的背部肌肉呈現異常的肌電活動特性，但由于脊柱側彎一般會導致大面積脊柱區域的形態改變，涉及背部肌肉的區域維度大，肌群種類多，常規單肌電的信息只是以點概面，無法獲取大面積側彎區域的肌電信息。同時，脊柱區域日常活動范圍大，如彎腰時會有較大幅度的皮膚拉扯和肌肉扭轉變形，現有離散的高密度電極陣列存在易牽扯脫落、準備布置耗時長等局限性，無法保證對測量點的貼合度。

因此，目前缺乏高效可靠且快速的脊柱側彎肌肉電生理活動的檢測和評估方法。

發明內容

有鑒于此，本發明的主要目的在于基于測量的背部多通道肌電信號，提出一種判斷有無脊柱側彎風險的量化評估方法，通過對每組肌肉協同情況進行分析進而綜合評估，評估脊柱各水平方向左右兩側肌電活動的權重和對稱性，相較于傳統方法僅評估絕對肌電值相關參數，可提高評估的可靠性，精準定位存在異常肌電活動的區域。

本發明的技術方案具體為，一種應用表面肌電薄膜電極的脊柱側彎評估方法，所述方法基于表面肌電薄膜電極陣列采集肌電信號，進而獲取肌肉協同矩陣，通過肌肉協同矩陣計算脊柱各水平方向左右兩側肌電活動的對稱性指標，進而評估是否存在脊柱側彎可能。

優選地，在所述方法中，所述基于表面肌電薄膜電極陣列采集的原始數據包括下述步驟：

S100、將表面肌電薄膜電極陣列均勻分布在被測者脊柱中線兩側；

S200、在被測者在完成一次脊柱在人體矢狀面的最大幅度動態連續前向彎腰和后向伸展動作的同時，記錄肌電信號，獲得原始數據。

優選地，在所述方法中，所述肌肉協同矩陣通過下述步驟獲取：

S101、將已采集的t列時間幀下的所有通道預處理后的肌電數據組成矩陣A^m×t，m為所有肌電通道數；

S201、基于非負矩陣分解算法對A^m×t進行因式分解，得到W^m×nSYN，H^nSYN×t，使得||A-W^m×nSYNH^nSYN×t||＜ε；

其中，W^m×nSYN為肌肉協同矩陣，H^nSYN×t為肌肉時序激活系數矩陣；nSYN為肌肉協同數目；ε為第一設定閾值。

優選地，在所述方法中，所述對稱性指標通過下述步驟獲取：