[發明專利]一種高強度運動下機體疲勞評估方法

在審

• 申請號: 202310449990.6
• 申請日: 2023-04-24
• 公開（公告）號: CN116211308A
• 公開（公告）日: 2023-06-06
• 發明（設計）人: 李章勇;何淑玲;鐘麗莎;李春陽;劉鑫
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: A61B5/16
• 分類號: A61B5/16;A61B5/318;A61B5/352;A61B5/363;A61B5/369;G06F18/10;G06F18/23;G16H50/30;G16H20/30
• 代理公司: 重慶輝騰律師事務所 50215
• 代理人: 周磊

本發明屬于人體運動測量技術領域，具體涉及一種高強度運動下機體疲勞評估方法；該方法包括：采集靜息狀態以及高強度運動后的疲勞狀態的心電、腦電信號；對心電信號進行去噪處理；定位去噪后的心電信號的R波，得到RR間期序列；根據RR間期序列得到心電特征；對腦電信號進行去噪處理，計算去噪后的腦電信號的功率譜密度；構建腦網絡，腦網絡中的節點為腦電電極，邊權值為節點間的相位鎖定值；計算腦網絡參數；對心電特征、腦電信號的功率譜密度和腦網絡參數進行篩選，得到最優特征集合；根據最優特征集合進行機體疲勞評估，得到機體疲勞評估結果本發明通過融合心電和腦電信號進行評估，從而使得評估結果更加準確。

技術領域

本發明屬于人體運動測量技術領域，具體涉及一種高強度運動下機體疲勞評估方法。

背景技術

隨著社會經濟的快速發展，現代人的生活方式發生了很大的改變，越來越多的證據表明目前大多數成年人和青少年由于長期久坐而導致身體活動嚴重不足，不合理的飲食習慣，以及不規律的作息等因素使得肥胖、心血管疾病以及相關代謝疾病的患病率風險在全世界范圍內呈現迅速增長的趨勢，成為人們熱衷關注的切身問題。規律科學的運動可以促進身體產生釋放內啡肽等化學物質，減少腎上腺素和皮質醇等荷爾蒙的活動，提高心肺功能，促進身體代謝，緩解焦慮緊張等情緒，釋放壓力，讓身心保持愉快，從而降低各種疾病的患病風險。雖然運動可以強體健身，為人們的健康帶來諸多好處，但由于大眾對科學運動知識的匱乏以及自身可能存在的一些潛在風險，使得不合理的過量運動對人體產生負面影響，甚至對人的生命造成威脅。

以往對運動狀態的評估多數是通過一些簡單的指標，比如自我感知，生化參數等等，這些并不能連續實時地監測運動，不能準確衡量當前的運動強度對機體是否恰當。心血管系統與人體的機能狀態和運動能力密切相關，心血管的實時功能狀態反映出運動對機體的刺激程度。在劇烈運動過程中，機體內血液的氧氣需求量增加，而供應不足引起內環境發生紊亂，身體的代謝活動增加，從而心臟的負荷量也隨之增加；這時心臟主要通過調節自主神經系統來適應機體增加的需求，具體是經由交感神經和副交感神經的控制來實現功能狀態的調節，這兩種神經活動維持著動態平衡，快速適應外界環境的變化，保證穩定的心臟活動。因此心功能是評估運動的一個重要指標。此外，在運動使得心臟負荷增大的同時，流向大腦的血流量增加，神經遞質的分泌也增多，大腦內的神經元活動發生相應的改變，運動對大腦中樞和周圍神經系統的狀態及功能也會產生一定的影響。運動對大腦有積極的作用，不斷重組優化大腦內部的連接通路，提高神經傳播效率與高級認知水平。因此，通過記錄分析運動狀態下心腦活動的變化，能夠以一個科學的角度來實現運動疲勞的評估，對運動鍛煉計劃具有重要的指導意義。

發明內容

針對現有技術存在的不足，本發明提出了一種高強度運動下機體疲勞評估方法，該方法包括：

S1：采集靜息狀態以及高強度運動后的疲勞狀態的心電、腦電信號；

S2：對心電信號進行去噪處理；定位去噪后的心電信號的R波，得到RR間期序列；根據RR間期序列得到心電特征，包括心率、心率變異性時域特征和心率變異性頻域特征；

S3：對腦電信號進行去噪處理，計算去噪后的腦電信號的功率譜密度；

S4：構建腦網絡，腦網絡中的節點為腦電電極，邊權值為節點間的相位鎖定值；

S5：計算腦網絡參數，包括聚類系數、特征路徑長度、全局效率、小世界屬性；

S6：對心電特征、腦電信號的功率譜密度和腦網絡參數進行篩選，得到最優特征集合；

S7：根據最優特征集合進行機體疲勞評估，得到機體疲勞評估結果。

優選的，腦網絡的邊權值的計算公式為：

其中，PLV表示相位鎖定值，N表示腦網絡的節點總數，表示第一電極導聯信號x(t)的瞬時相位，表示第二電極導聯信號y(t)的瞬時相位，j表示虛數單位。