肌肉疲劳的sEMG时频分析技术及其在工效学中的应用_王笃明
肌肉疲劳监测技术的研究与应用
肌肉疲劳监测技术的研究与应用随着现代社会的发展，人们越来越注重健康和运动，肌肉疲劳监测技术也因此得到了越来越广泛的应用。
肌肉疲劳是指长时间的强度运动后，肌肉功能下降所产生的一种反应，它可以引起腰膝疼痛、肌无力等症状，不仅影响我们的工作和生活，还会增加运动损伤的风险。
如何及时准确地监测肌肉疲劳程度，是很多运动爱好者和专业运动员关注的焦点。
一、肌肉疲劳的监测方法1.生物力学方法肌肉疲劳的监测可以通过检测肌肉的生物力学特征来进行实时评估，如肌力、运动速度、肌肉机械和形态变化等。
生物力学方法可以通过运动生物力学设备捕捉运动的时空参数，来衡量肌肉的疲劳状态。
此外，通过不同的运动方式、不同的强度、不同的时间来比较肌肉的疲劳状态，也可以得出肌肉疲劳的变化趋势。
2.生物化学方法生物化学方法是通过血液或肌肉中的成分来检测肌肉疲劳的情况。
血液中的乳酸浓度和肌酸激酶等酶的含量可以反映肌肉的疲劳程度。
除此之外，也可以通过检测肌肉细胞内部ATP和肌红蛋白的变化来衡量肌肉的疲劳状态。
3.心理方法心理方法是通过观察运动员的表情、心情、精神状态等来监测肌肉疲劳。
心理方法需要结合实际运动情况进行综合评估，因为很多时候，肌肉的疲劳会影响运动员的精神状态，导致一些心理问题。
二、肌肉疲劳监测技术的应用1.运动训练肌肉疲劳监测技术在运动训练中的应用可以帮助教练和运动员更好地掌握肌肉疲劳情况，从而制定更加合理的训练计划。
教练可以通过监测肌肉疲劳情况，调整运动员的训练强度和周期，从而达到最佳的训练效果。
2.运动竞赛肌肉疲劳监测技术在运动竞赛中的应用可以帮助赛事组织者更好地管理运动员的身体状况，避免运动员因为肌肉疲劳而受伤或出现其他健康问题。
同时，肌肉疲劳监测技术还可以帮助参赛选手更好地掌握自己的身体情况，从而拥有更加完美的比赛发挥。
3.康复治疗肌肉疲劳监测技术在康复治疗中的应用可以帮助医生和患者更好地掌握受伤肌肉的恢复情况，从而制定更加科学的康复计划。
表面肌电在体育中的实际运用
表面肌电在体育中的实际运用表面肌电（Surface Electromyography，简称sEMG）是一种用于测量人体肌肉活动的技术。
它通过将电极粘贴到身体表面，记录肌肉收缩时产生的电信号，从而提供对肌肉活动的客观评估。
在体育运动领域，sEMG技术被广泛应用于许多方面，包括运动技能的评估、训练效果的监测和运动康复等。
首先，sEMG在运动技能评估中发挥重要作用。
通过监测肌肉活动，可以评估运动员的肌肉协调性、力量输出和动作质量等指标。
例如，在击剑运动中，sEMG可以用于评估运动员的手臂肌肉活动情况，从而判断其动作的准确性和力量输出。
运动技能评估可以帮助教练和运动员识别问题所在，进而制定针对性的训练计划。
其次，sEMG在训练效果监测方面也具有重要作用。
通过比较运动前后的肌肉活动情况，可以评估特定训练方法对肌肉的影响。
例如，在力量训练中，sEMG可以用于监测肌肉激活程度的变化，从而评估训练的效果。
通过及时监测和调整训练计划，运动员可以更有效地提高力量和耐力水平。
此外，sEMG还可在运动康复领域发挥作用。
运动损伤后，肌肉功能的恢复是康复过程中的重要目标之一。
sEMG可以用于监测康复后肌肉的激活情况，评估康复训练的效果。
通过监测肌肉活动的变化，康复专家可以制定个性化的康复方案，帮助受伤运动员尽快恢复肌肉功能。
在对表面肌电的实际运用中，我们需要注意以下几点。
首先，正确放置电极非常重要。
电极应放置在目标肌肉的肌腱或肌肉肥厚部位，以获取更准确的信号。
其次，需要针对具体运动或目标制定合理的参考标准。
不同运动的肌肉活动模式存在差异，因此需要建立相应的参考标准，以便对结果进行有效解读。
此外，sEMG数据的分析需要使用合适的数据处理方法，例如滤波和归一化，以提高数据的准确性和可靠性。
总结回顾地看，表面肌电在体育中的实际运用是非常有价值的。
它可以帮助评估运动技能、监测训练效果和指导康复训练。
通过运用sEMG技术，教练和运动员可以更全面地了解肌肉活动情况，优化训练方法，提高运动表现。
表面肌电信号检测电路的实时肌肉疲劳监测与评估方法
表面肌电信号检测电路的实时肌肉疲劳监测与评估方法表面肌电信号（sEMG）检测电路的实时肌肉疲劳监测与评估方法随着现代生活节奏的加快和职业病的普遍存在，人们对于肌肉疲劳的研究和监测越来越重视。
表面肌电信号（surface electromyography, sEMG）检测电路作为一种非侵入性的监测方法，成为了研究肌肉疲劳的重要工具。
本文将介绍一种实时肌肉疲劳监测与评估的方法，结合表面肌电信号检测电路的原理和应用。
一、sEMG检测电路的原理sEMG检测电路是通过测量肌肉产生的微弱电信号来判断肌肉的活动和疲劳程度。
该电路主要由电极、前置放大器和滤波器组成。
1. 电极：通过表面电极将肌肉产生的电信号采集到电路中。
常用的电极有两种类型，一种是贴片式电极，可以直接贴在皮肤上进行信号采集；另一种是针式电极，需要将电极插入肌肉内部进行信号采集。
2. 前置放大器：将电极采集到的微弱电信号进行放大，以便后续处理和分析。
前置放大器需要具备高增益和低噪声的特点，以确保准确采集肌肉信号。
3. 滤波器：对前置放大器输出的信号进行滤波处理，去除噪声和干扰信号，保留肌肉信号的有效成分。
常用的滤波器包括低通滤波器、高通滤波器和带通滤波器。
二、sEMG实时肌肉疲劳监测方法sEMG实时肌肉疲劳监测方法主要包括特征提取和疲劳评估两个步骤。
1. 特征提取：通过对sEMG信号进行特征提取，可以获取肌肉的活动情况和疲劳程度。
常用的特征参数有信号均值、信号的功率谱密度、信号的短时能量等。
这些特征参数可以通过数学方法来计算和提取。
2. 疲劳评估：根据提取的特征参数，采用相应的算法进行疲劳评估。
常见的评估方法包括时域分析、频域分析和时频域分析等。
通过对特征参数的分析和比较，可以判断肌肉的疲劳程度和疲劳发展趋势。
三、应用与展望sEMG检测电路的实时肌肉疲劳监测与评估方法在多个领域有着广泛应用。
例如，运动训练领域可以通过监测运动员的肌肉疲劳情况，优化训练计划和提高竞技成绩；康复医学领域可以通过监测患者的肌肉疲劳程度，制定个性化的康复方案和评估康复效果。
肌电疲劳阈_EMG_FT_研究进展
收稿日期:2000Ο10Ο31作者简介:邴强(1975-),男,山东莱芜人,浙江大学生命科学学院硕士研究生.文章编号:1004Ο3624(2001)01Ο0049Ο03・运动医学・肌电疲劳阈(EM G F T )研究进展邴 强,王 健,楼珍芳(浙江大学生命科学学院,浙江杭州 310028)摘要:EM G FT 作为反映肌肉疲劳阈的一项指标,具有客观性、可靠性和非损伤性等特点,在人体肌肉功能评价方面具有重要实用价值。
本文对EM G FT 检测方法及其最新研究进展作一综述。
关键词:肌电疲劳阈;测定方法;效度研究中图分类号:G 804.7 文献标识码:AThe research progress of EMG FTB IN Qiang ,WAN G Jian ,LOU Zheng Οfang(Life science college of Zhejiang university ,Hangzhou 310028,China )Abstract :As a new method to reflect muscle fatigue ,electromyographic fatigue threshold (EM G FT )has some characters such as objective ,reliable and non Οinvasive and so on.The present study reviews the research of measurement of EM G FT and some research advances.K ey w ords :electromyographic fatigue threshold (EM G FT );measurement ;validity 肌电疲劳阈(Electromyographic Fatigue Thresh 2old ,EM G FT )是指利用表面肌电(sEM G )信号及其分析技术来确定运动肌疲劳阈的方法,与传统的反映疲劳阈的指标如无氧阈(A T )、乳酸阈(L T )、临界功率(CP )等相比,由于sEM G 信号变化与肌肉活动状态与功能状态之间存在较好的关联且sEM G 信号的获取与分析具有实时性、客观性、敏感性等特点,故EM G FT 已成为众多研究中的热点之一。
最大随意收缩诱发肌肉疲劳的表面肌电信号变化
最大随意收缩诱发肌肉疲劳的表面肌电信号变化张海红;王健;杨镇【期刊名称】《航天医学与医学工程》【年(卷),期】2006(19)5【摘要】目的研究最大随意收缩(MVC)诱发肌肉疲劳的表面肌电(sEMG)信号的变化规律。
方法10名青年志愿者完成肱二头肌非疲劳性持重负荷试验和疲劳性最大随意收缩试验。
采用线性和非线性信号处理方法,分析MVC下降到80%、70%、60%和50%时刻的sEMG信号特征变化并与非疲劳性活动时相同肌肉活动水平的sEMG信号进行比较。
结果疲劳状态下的平均肌电值(AEMG)和确定性线段百分比(%DET)显著高于非疲劳状态,而平均功率谱(MPF)和Lempel-Ziv复杂度[C(n)]显著低于非疲劳状态。
随着肌肉疲劳的发展,MPF和C(n)显著递减,而AEMG和%DET无显著变化。
AEMG、MPF和C(n)在疲劳状态和负荷水平间存在显著的交互作用。
结论最大随意收缩诱发肱二头肌疲劳过程中,sEMG信号的MPF和C(n)单调递减;疲劳和非疲劳状态的sEMG信号特征存在显著差异。
【总页数】4页(P373-376)【关键词】肌肉疲劳;表面肌电信号;肱二头肌【作者】张海红;王健;杨镇【作者单位】浙江大学理学院心理学系;73021部队【正文语种】中文【中图分类】R857.11;R741.044【相关文献】1.基于低频电刺激诱发表面肌电信号的肌肉疲劳度研究 [J], 王颖;靳静娜;李颖;綦宏志;刘志朋;殷涛2.等动屈伸运动诱发下肢膝关节肌肉疲劳过程中表面肌电信号的特征分析 [J], 张肃;郭峰;王念辉3.等长收缩诱发肌肉疲劳及恢复过程中表面肌电信号特征变化规律 [J], 杨红春;王健;张海红4.静态负荷诱发肌肉疲劳时表面肌电信号(sEMG)变化与主观疲劳感之间的关系 [J], 王笃明;王健;葛列众5.肌肉疲劳过程中电诱发表面肌电信号的小波分析 [J], 颜芳;曾孝平;何庆华;宋焱翼因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
表面肌电信号检测电路的工作原理与应用介绍
表面肌电信号检测电路的工作原理与应用介绍表面肌电信号（Surface Electromyography，简称sEMG）是用于检测人体肌肉运动的电信号。
sEMG的检测电路在医学、运动控制、康复治疗等领域具有重要的应用价值。
本文将介绍sEMG检测电路的工作原理和应用，以及相关技术的发展和研究进展。
一、sEMG检测电路的工作原理sEMG检测电路主要由前置放大器、滤波器和数据采集系统组成。
其工作原理基于肌肉运动产生的生物电信号，通过传感器感应到皮肤表面的微弱电信号，经过前置放大器放大和滤波器滤波处理后，再由数据采集系统进行数据采集和处理。
1. 前置放大器：前置放大器起到放大sEMG信号的作用。
由于肌肉运动产生的生物电信号非常微弱，需要通过前置放大器将信号放大到合适的范围，以提高信噪比和准确性。
2. 滤波器：滤波器用于去除采集信号中的噪音和干扰，保留肌肉运动相关的有效信号。
根据需要，可以设置不同的滤波器参数，如低通滤波器、高通滤波器和带通滤波器，以满足不同应用场景下的需求。
3. 数据采集系统：数据采集系统用于获取经过前置放大器和滤波器处理后的sEMG信号，并将其转换为数字信号进行存储和分析。
通常采用模数转换器（ADC）将模拟信号转换为数字信号，并通过计算机或移动设备进行后续处理。
二、sEMG检测电路的应用sEMG检测电路在多个领域有着广泛的应用，并取得了重要的成果。
以下将介绍sEMG检测电路在医学、运动控制、康复治疗等领域的具体应用。
1. 医学领域：sEMG检测电路可用于研究和评估肌肉功能和运动控制。
医生和研究人员可以通过sEMG检测电路获取肌肉活动的相关信息，诊断和治疗一些肌肉疾病，如帕金森病、肌肉萎缩症等。
2. 运动控制：sEMG检测电路在运动控制领域有着广泛的应用。
通过实时监测肌肉活动情况，可以实现肢体运动的控制和识别。
例如，通过对手臂sEMG信号的检测，可以实现假肢的控制和康复设备的操作。
3. 康复治疗：sEMG检测电路在康复治疗方面起到了重要的作用。
基于sEMG信号的肌肉疲劳分析
基于sEMG信号的肌肉疲劳分析作者：李梦楠王妍来源：《电子技术与软件工程》2018年第06期摘要肌肉疲劳在康复医学领域具有广泛的应用。
本文以康复训练系统为应用背景，研究基于s EMG信号的肌肉疲劳分析。
通过对10名健康受试者的负载递增骑行实验，同步采集了不同肌肉的s EMG信号和通气阈，并分析了不同肌肉的肌电闽。
同时分析了等长收缩和等张收缩对EMG FT测定的影响。
实验结果显示在递增负载骑行运动中，EMG FT的出现要早于通气闽，但两者相差很小，验证了基于EMG FT来分析肌肉疲劳是有效的。
通过对比股外侧肌和竖脊肌的EMG FT，结果显示基于EMG FT的肌肉疲劳分析对同收缩方式的肌肉均具有效果。
EMG FT不受肌肉运动形式限制，在康复训练过程中能够用于防止过度训练引起的肌肉损伤，对于股骨干骨折患者康复训练过程中的疲劳监护具有重要的意义。
【关键词】sEMG 信号肌电疲劳闽值通气阈值康复训练肌肉疲劳近年来，车祸发生率呈逐年递增趋势，造成骨折等外伤就医患者大幅增加。
其中，股骨骨折是最常见的骨折之一。
股骨是人体最长的管状骨，俗称大腿骨，用于支撑人体躯干及骨盆。
对于骨折的治疗，一般采用加压钢板、微创锁定钢板、髓内针等手术治疗方式。
临床上，以上方法均取得了良好的治疗效果。
骨折治疗的后期康复周期相对较长，为了促进患者的快速康复，临床上，患者常采用负载递增的骑行运动进行康复锻炼。
但由于股骨负重量大，且其周围的股四头肌是人体最有力的肌肉群，如果患者运动强度过大或者时间过长，会导致股四头肌肌肉力骤增、体积增大，从而压迫股骨及植入的钢板、钢钉。
如果长时间过度训练，很可能导致植入的钢钉、钢板发生形变，甚至开裂，对患者造成二次伤害。
同时，如果训练强度过小，又不会达到康复训练的效果。
因此，合理的估计股四头肌的运动强度，为患者安排合理的运动量具有非常重要的意义。
肌肉疲劳是描述肌肉运动强度常用的指标之一。
运动性肌肉疲劳是指运动引起肌肉产生最大收缩力量或者最大输出功率暂时性下降的生理现象。
不同形式肌肉收缩时肌电参数变化特征及机制
不同形式肌肉收缩时肌电参数变化特征及机制作者：张立， 王仁纲， ZHANG Li， WANG Ren-gang作者单位：张立,ZHANG Li(武汉体育学院,运动人体科研所,湖北,武汉,430079)， 王仁纲,WANG Ren-gang(广州体育学院,实验中心,广东,广州,510120)刊名：武汉体育学院学报英文刊名：JOURNAL OF WUHAN INSTITUTE OF PHYSICAL EDUCATION年，卷(期)：2008,42(12)被引用次数：1次1.卢袒能;曾庆杏;李呈晏实用肌电图学 2002rsson L;Forsberg Morphologieal muscle characteristics inrower 19803.罗小兵;马建肌电图在运动性平疲劳研究中的应用现状[期刊论文]-成都体育学院学报 1999(04)4.Clarkson PM Breathing patterns during submaximaland maximal and maximal exercise in elite oarsmen 19835.Paul C.Castle;Adam L.Macdonald;Andrew Philp;AnthonyWebborn,Peter W.Watt,Neil S Maxwell Precooling legmuscle improves intermittent sprint exercise performance inhot,humid conditions 20066.A Lucia;O Sanchez A Carvajal and JL Chicharro-electromyo-graphy cyclists during incremental exercise with the use ofAnalysis of the aerobic-anaerobic transition in elite 1999rs Nybo Hyperthermia and fatigue[外文期刊] 20078.王笃明;王健;葛列众肌肉疲劳的sEMG时频分析技术及其在工效学中的应用[期刊论文]-航天医学与医学工程2003(05)9.何伟;高强不同强度运动引起血浆K+、Na+变化及其对表面肌电图的影响[期刊论文]-中国运动医学杂志1997(05)10.Delua C.J Myoelectrical manifestation of localized muscularfatigue in herons 199411.Lowery M;Nolan P;O'Malley M Electromyogram medianfrequency,spectral compression and muscle fibre conductionvelocity during sustained sub-maximal contraction of the brachioradialis muscle 200212.Vestergaard-Poulsen,P;Thomsen,C;Sinkjaer,T;Henriksen,O Simultaneous 31P NMR spectroscopy andEMGin exercising and recovering human skeletal muscle:technical aspects 199413.P.Vestergaard-Poulsen;L.Rohl;J.Geday;L.Ostergaard,C.Z.Simonsen,G.Andersen,D.Le Bihan,C.Gyldensted Correlation between Diffusion-and Peffusion-Weighted MRIand Neurological Deficit Measured by the ScandinavianStroke Scale and Barthel Index in Hyperacute SubeorticalStroke(≤6 Hours) 2001(03)1.张锦华.周超彦.蒋红.王谨.胡兴越.ZHANG Jin-hua.ZHOU Chao-yan.JIANG Hong.WANG Jin.HU Xing-yue A波对格林-巴利综合征的诊断价值[期刊论文]-中华物理医学与康复杂志2007,29(7)2.陈芷若肌电波分析[期刊论文]-现代电生理学杂志2009,16(2)3.吴小丽.李朝健.吴宏胜.谢德丰.张承根.曾建春神经电生理检查早期诊断面神经炎的价值分析[期刊论文]-中华物理医学与康复杂志2010,32(7)4.颜玲.柳光忠.任德和1起溶剂汽油接触者申请职业病诊断的案例分析[期刊论文]-预防医学论坛2008,14(10)5.陈芷若应正确应用神经电生理检查的正常值[期刊论文]-临床神经电生理学杂志2002,11(2)激参数对SD大鼠肌肉收缩的影响[期刊论文]-生物医学工程与临床2010,14(4)7.李志军.龙海丽.胡晓晴.卜碧涛.唐娜.LI Zhi-Jun.LONG Hai-Li.HU Xiao-Qing.BO Bi-Tao.TANG Na13例神经肌炎的临床及肌电图研究[期刊论文]-中国临床神经科学2006,14(5)8.宋超.王健.王洪祥非疲劳状态下肌肉活动的力-电关系[期刊论文]-中国运动医学杂志2004,23(3)9.党静霞.Dang Jingxia尺神经肘部病变患者的神经电生理定位诊断特征[期刊论文]-西安交通大学学报（医学版）2007,28(4)10.许晓微外伤性臂丛神经损伤的神经电生理分析[期刊论文]-牡丹江医学院学报2008,29(5)1.杨翼.马杰.靳丹.李章华内关、足三里电刺激预处理对心肌内源性保护物质的影响[期刊论文]-武汉体育学院学报 2009(7)引用本文格式：张立.王仁纲.ZHANG Li.WANG Ren-gang不同形式肌肉收缩时肌电参数变化特征及机制[期刊论文]-武汉体育学院学报 2008(12)。
体操运动员腰部竖脊肌疲劳过程中sEMG的变化
体操运动员腰部竖脊肌疲劳过程中sEMG的变化
体操运动员腰部竖脊肌疲劳过程中sEMG的变化
蔡明明徐建中王凌云马艳芬王锋孟宪华
【摘要】：本文通过分析动态负荷引起的体操运动员竖脊肌疲劳的肌电图情况,找出体操运动员腰部肌肉疲劳的表面肌电图变化特征。
对10名北京男子体操队运动员采用自身重量的竖脊肌动态运动负荷法,诱发腰部竖脊肌疲劳,动作频率为60次/分,试验持续时间为1分钟。
得出结果为腰部竖脊肌sEM G信号的M PF时间序列曲线呈线性下降,A EM G时间序列曲线呈上升变化;大部分参与实验的运动员左、右竖脊肌的M PF斜率变化明显不一致。
在1分钟的动态负荷运动后,腰部已出现明显的疲劳,且大部分体操运动员两侧的竖脊肌抗疲劳能力有差异。
【作者单位】：北京市体育局先农坛训练基地北京市体育局先农坛训练基地北京市体育局先农坛训练基地北京市体育局先农坛训练基地北京市体育局先农坛训练基地北京市体育局先农坛训练基地【关键词】：体操运动员竖脊肌表面肌电图疲劳
【基金】：2003年北京市体育局课题《应用动态肌电图预防运动损伤的研究》中的一部分
【分类号】：G804.2
【正文快照】：
竞技体操是运动损伤发生率极高的运动项目。
由于该项目的技术动作的特殊性,前空翻、后空翻、下腰等动作较多,因此对腰部肌肉的力量、柔软性要求高,腰肌的负担重,慢性腰肌劳损极为常见。
为进一步明确原因,有效地防止和减少损伤的发生,现拟用运动负荷诱发腰部肌肉疲劳,并通过表。
表面肌电信号检测电路的实时运动分析与控制方法
表面肌电信号检测电路的实时运动分析与控制方法一、简介随着人工智能技术和生物医学工程的发展，表面肌电信号（sEMG）检测技术逐渐应用于实时运动分析与控制。
sEMG信号是通过电极贴在皮肤上检测肌肉活动所产生的微弱电信号，在运动分析与控制领域具有广泛的应用前景。
本文将介绍一种基于表面肌电信号的实时运动分析与控制方法。
二、sEMG信号采集为了实现对肌肉活动的实时分析与控制，首先需要采集和处理sEMG信号。
sEMG信号的采集通常使用表面电极来收集，电极应贴在皮肤上与目标肌肉接触良好。
采集到的sEMG信号需要经过放大或滤波等处理，以提高信号质量和准确度。
三、sEMG信号特征提取为了准确分析肌肉活动，需要从sEMG信号中提取出有用的特征。
常用的特征提取方法包括时域特征和频域特征。
时域特征主要包括均值、方差、峰值等统计量，用于描述信号的幅度和波形特征；频域特征则通过傅里叶变换将信号转换到频域，提取频谱特征，用于描述信号的频率分布。
四、实时运动分析基于sEMG信号的实时运动分析可以通过对提取的特征进行分类和识别来实现。
常用的分类算法包括支持向量机（SVM）、人工神经网络（ANN）和深度学习算法等。
这些算法根据已有的训练数据集进行学习，并根据提取的特征对输入的sEMG信号进行分类判断，从而实时分析出肌肉的运动状态。
五、实时运动控制实时运动控制是通过对sEMG信号分析结果进行反馈控制，来实现对目标设备或系统的控制。
例如，可以将肌肉活动分析结果用于控制假肢的运动，让失去肢体的患者实现自然的肢体运动；也可以用于控制机器人的动作，提高机器人的精准操控能力。
六、应用前景与挑战sEMG信号检测技术在实时运动分析与控制领域具有广阔的应用前景。
它可以应用于康复医学、人机交互、运动辅助装置等多个领域。
然而，sEMG信号的采集和处理过程中面临一些挑战，如信号的噪声干扰、电极脱落等问题，需要进一步研究和改进。
七、结论通过表面肌电信号检测电路的实时运动分析与控制方法，可以实现对肌肉活动的准确监测和控制。
基于LabVIEW的无线sEMG采集系统设计
基于LabVIEW的无线sEMG采集系统设计王锋;宫玉琳;胡命嘉【摘要】表面肌电信号(surface electromyography,sEMG)是肌肉运动时所产生的电信号,虽然比较微弱,但是具有很强的规律性,是现代康复医疗和人机交互等领域中重要的研究内容.设计了一套基于LabVIEW的无线sEMG采集系统,主要由信号的采集、无线传输和用LabVIEW设计的sEMG数据分析平台三部分构成[1].采用贴片电极、差分处理电路和数字滤波算法,有效降低了噪声干扰.使用蓝牙作为通信方式,提高了硬件采集部分的便携性、易穿戴性.LabVIEW上位机能直观的将采集到的sEMG数据以波形图的形式显示出来,在数据分析部分,采用LabVIEW与MATLAB混合编程的方法,把MATLAB的数据分析算法嵌入到了LabVIEW接口中.最终能够实现微弱的sEMG的采集以及数据显示、分析,能识别出肌肉每次收缩运动的起止时间点和运动强度等信息.【期刊名称】《长春理工大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2019(042)004【总页数】5页(P98-101,107)【关键词】sEMG;蓝牙;LabVIEW;数据分析【作者】王锋;宫玉琳;胡命嘉【作者单位】长春理工大学电子信息工程学院,长春 130022;长春理工大学电子信息工程学院,长春 130022;长春理工大学电子信息工程学院,长春 130022【正文语种】中文【中图分类】TP39sEMG是肌肉多个运动单元产生的动作电位在皮肤表面综合叠加的结果。
表面肌电信号的微弱到只有1mV左右大小，并且有用的信号频率在20～500Hz之间，检测难度非常大。
但是肌电信号的幅值与肌肉收缩的力度成正比，并且一般比肢体运动提前约30～150ms产生，sEMG在众多领域都有很高的研究价值。
在医学方面，可以利用sEMG对病人病情做出准确判断或者是制定康复医疗计划；在体育科学，可以实现对运动员身体状况或者肌肉发力方式做出评估；在人工智能领域，利用肌电信号可以实现更好的人机交互。
基于sEMG的按摩椅绩效人机评价模型实验研究
基于sEMG的按摩椅绩效人机评价模型实验研究杨钟亮;孙守迁;陈育苗【摘要】The purpose of this paper was to evaluate the effects on the relaxation of muscular fatigue using an automated massage chair. Two healthy participants performed the static standard push --up（SPU）exercise respectively before and after recovering from sitting still without massage and beat massage on the massage chair. The sEMG signals were recorded during SPU exercises. An ergo- nomics evaluation model was developed based on sEMG,in which experimental data were analyzed by indexes. Results show the effects on the relaxation of erector spine fatigue from beat massage are better than that from sitting still. In this respect,the feasibility of the model on massage chair ergonom ics evaluation was verified.%针对机械式按摩椅缓解肌肉疲劳的绩效，提出了基于表面肌电（sEMG）信号的人机评价模型。
实验要求两名被试者在执行静力性标准俯卧撑（SPU）动作之间，分别采用静坐与按摩两种方式恢复肌肉疲劳，并在SPU过程中采集竖脊肌的sEMG信号。
sEMG指标监测快速点击鼠标致指伸肌疲劳的适用性评价研究
sEMG指标监测快速点击鼠标致指伸肌疲劳的适用性评价研究王乐军;陆爱云;龚铭新;毋江波;董菲;张磊【摘要】目的:探索在监测由快速点击鼠标引起的指伸肌疲劳方面适用性最优的表面肌电信号分析方法和评定指标；方法:以10名青年志愿者为研究对象,记录受试者90 s快速点击鼠标过程中指伸肌表面肌电信号(sEMG)及点击鼠标频率、受试者主观疲劳感觉.按等时间间隔将sEMG分为若干段并分别计算每段sEMG的RMS、MF、MPF、MDF、MNF和C(n)等指标.从所计算的sEMG指标与点击鼠标持续时间、点击鼠标频率、主观疲劳感觉评分的相关关系及在反映肌肉疲劳的敏感性、一致性、可重复性等方面入手,对各指标在监测快速点击鼠标致指伸肌疲劳的适用性进行评价研究；结果:标准化后的MF、MPF、MDF和MNF与运动持续时间、主观疲劳感觉评分、点击鼠标频率显著相关.在反映疲劳的敏感性方面,MNF最高,MDF次之,之后是MPF、MF、C(n)和RMS.从反映疲劳的指标稳定性看,MNF最高,MPF次之,之后依次为MDF、MF、C(n)和RMS.从指标的可重复性比较结果看,C(n)的稳定性最高,其次分别为MNF、MF、MDF、MPF和RMS;结论:在快速点击鼠标过程中,指伸肌进行低负荷、高频率、小幅度的动态收缩运动,使得从指伸肌表面记录到的sEMG具有非线性和非稳态信号特征的同时,也具有别于肌肉在静态收缩或低频率动态收缩条件下获取sEMG的特征.基于小波包分析计算的MNF指标表现出良好的反映疲劳敏感性、稳定性和可重复性,提示其在评定由快速点击鼠标引起的指伸肌疲劳方面是较好的选择指标.【期刊名称】《体育科学》【年(卷),期】2013(033)001【总页数】10页(P62-71)【关键词】青年;表面肌电信号;点击鼠标;指伸肌;疲劳【作者】王乐军;陆爱云;龚铭新;毋江波;董菲;张磊【作者单位】上海体育学院运动科学学院,上海200438;同济大学体育教学部运动与健康研究中心,上海200092;上海体育学院运动科学学院,上海200438;同济大学体育教学部运动与健康研究中心,上海200092;同济大学体育教学部运动与健康研究中心,上海200092;同济大学体育教学部运动与健康研究中心,上海200092;同济大学体育教学部运动与健康研究中心,上海200092【正文语种】中文【中图分类】G804.21 前言在计算机日益普及的今天，由长时间使用电脑引起的上肢肌肉骨骼系统疾病（musculoskeletal diseases in upper extremity）具有非常高的发生率。
基于sEMG的拉力作业肌肉疲劳与恢复研究
基于sEMG的拉力作业肌肉疲劳与恢复研究
程阳;肖楠;莫聪;左华丽;易灿南;李开伟
【期刊名称】《人类工效学》
【年(卷),期】2024(30)2
【摘要】目的为了探究动态拉力作业肌肉疲劳与恢复的特征,避免肌肉疲劳累积,降低肌肉骨骼疾患(MSDs)风险。
方法设计动态拉力作业疲劳与恢复试验,选取10名男性本科生。
测量屈指肌和肱三头肌的表面肌电信号,通过统计学方法分析肌群指标MF和MPF的变化特征。
结果经过静坐恢复方式干预,肌力恢复至88%MVC,屈指和肱三头肌肌电频域指标MF和MPF均呈上升趋势,主观疲劳感随休息时间延长呈下降趋势。
结论肌电频域指标MF和MPF能够较好地作为评估动态拉力作业中肌肉疲劳状态恢复过程的客观指标。
本研究的疲劳状态恢复特征研究内容可为现实拉力作业中的休息设计提供依据。
【总页数】6页(P34-39)
【作者】程阳;肖楠;莫聪;左华丽;易灿南;李开伟
【作者单位】湖南工学院安全与管理工程学院;台湾中华大学工业管理系;南华大学资源环境与安全工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】X914;R135;C976
【相关文献】
1.静态负荷诱发肌肉疲劳后恢复期sEMG信号变化规律
2.静态运动负荷诱发局部肌肉疲劳和恢复过程中sEMG信号复杂度变化规律
3.基于sEMG的拉物行走作业肌肉疲劳发展机理研究
4.动态拉力作业肌肉疲劳及恢复研究
5.基于sEMG的渣土车驾驶员肌肉疲劳与恢复研究
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递增负荷诱发肌肉疲劳过程中肌肉sEMG与负荷的非线性关系研究
递增负荷诱发肌肉疲劳过程中肌肉sEMG与负荷的非线性关系研究部义峰;李世明【期刊名称】《山东体育学院学报》【年(卷),期】2013(029)006【摘要】目的:明确递增负荷诱发肌肉疲劳过程中肌肉表面肌电信号的变化规律,探索递增负荷诱发肌肉疲劳过程中肌肉的力—电关系.方法:利用蹬踏功率自行车递增负荷方式诱发肌肉疲劳,运用曲线拟合方法探索运动性肌肉疲劳过程中的力—电关系.结果:在递增负荷疲劳模型中,频域指标表现出随运动负荷增大而增大,而后降低的特征;时域指标表现出随运动负荷增大而增大,并逐步达到平台的特征;该过程中肌肉的表面肌电信号与负荷之间表现出三次函数关系.结论:在递增负荷过程中,可以利用肌电信号的拐点作为局部肌肉疲劳的判定标准,在递增负荷初期肌电信号的变化主要与中枢机制有关,后期则主要与外周机制有关.【总页数】6页(P47-52)【作者】部义峰;李世明【作者单位】江苏师范大学,江苏徐州 221116;鲁东大学体育学院,山东烟台264025;中国科学院合肥物质科学研究院,安徽合肥 230031【正文语种】中文【中图分类】G804.7【相关文献】1.静态负荷诱发肌肉疲劳后恢复期sEMG信号变化规律 [J], 叶伟;王健;刘红2.静态运动负荷诱发局部肌肉疲劳和恢复过程中sEMG信号复杂度变化规律 [J], 叶伟;王健;刘加海3.基于sEMG时频分析的递增负荷诱导肌肉周期动态疲劳估计 [J], 李世明;许全盛;翟佳丽;部义峰;韩立明4.基于表面肌电多尺度熵的递增负荷诱导肌肉疲劳评估 [J], 许全盛;李世明;季淑梅;翟佳丽5.静态负荷诱发肌肉疲劳时表面肌电信号(sEMG)变化与主观疲劳感之间的关系 [J], 王笃明;王健;葛列众因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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肌肉疲劳的sEMG时频分析技术及其在工效学中的应用＊王笃明,王 健,葛列众(浙江大学心理学系,浙江杭州310028)摘要:表面肌电技术作为一种无损伤的实时测量方法,能够客观地反映肌肉活动水平和功能状态。
本文主要对工效学中有关肌肉疲劳的sEM G现场评价技术发展过程中几种主要时频技术,尤其是幅频联合分析(joint analy sis of EMG spectrum and am plitude,JASA)技术做了简要介绍和初步分析与评价。
同时也对sEMG的信号分析方法、sEMG现场评价技术发展的必要性进行了简单解释。
关键词:表面肌电图;工效学;肌肉疲劳;时频分析技术中图分类号:TB18;R857.11 文献标识码:A 文章编号:1002-0837(2003)05-0387-04sEMG Time-frequency Analysis Techniques for Evaluation of Muscle Fatigue and It's Application in Er-gonomic Studies.WANG Du-ming,WANG Jian,GE Lie-zhong.Space Medicine&Medical Engineering, 203,16(5):387～390A bstract:As a non-invasive on-line measurement,sEMG can reflect the status of muscle activity and muscle function accurately and objectively.Some sEMG Time-frequency analysis techniques,especially the JASA (joint analysis of EMG spectrum and amplitude)analy sis,fo r evaluation of muscle fatigue in ergonomics and occupational field studies are introduced and evaluated in this paper.The sEMG sig nal analysis and the ne-cessity for developing sEMG analy sis techniques for field use in ergonomics are also briefly discussed. Key words:surface electromyog raphy(sEMG);ergonomics;muscle fatigue;time-frequency analysis tech-niquesAddress reprint requests to:WANG Du-ming.Psy chology Department,Zhejiang University,Hangzhou 310028,China 以肌肉活动为主要负荷形式的体力负荷评价是工效学中提高人-机-环境系统可靠性以及人机系统优化设计的重要研究内容。
当前工作负荷测量技术的发展趋势主要是主观心理评定、客观操作任务测量和各项生理指标测量相结合的多指标复合测量。
表面肌电(surface electromyo-g raphy,sEMG)技术作为一种生理指标测量技术,就是通过表面电极将中枢神经系统支配肌肉活动时伴随的生物电信号从运动肌表面引导记录下来并加以分析,从而对神经肌肉功能状态和活动水平做出评价。
与其他体力负荷测量方法相比,sEMG技术具有如下优点:1)是一种无损伤的实时测量方法,对局部肌肉活动水平和功能状态有敏感反映性;2)具有多种信号处理方法,可为反映局部肌肉活动水平和功能状态,提供特异性指标[1];3)客观性强,能克服主观心理评定中存在的问题,定量分析工作负荷和肌肉功能状态;sa. Dedering[2,3]等就腰背部肌肉的肌电信号指标与收稿日期:2002-11-26通讯作者:王健 w angjian1961@＊基金项目:国家自然科学基金资助(30170447)被试主观疲劳感之间的关系做了研究,发现二者之间存在较高相关,验证了二者的一致性。
因而, sEM G技术不仅在临床医学和康复工程等领域得到广泛应用,而且在工效学领域中涉及局部肌肉疲劳的体力负荷评价、人机系统优化设计(比如: VDU系统操作绩效研究[4]、单调重复性工作的作息模式研究[5])等方面也都具有重要的实用价值。
sEMG信号分析方法sEMG信号不仅是表面电极所触及的多个运动单元动作电位在时空上的叠加,而且还包括各种噪音信号,在形态上具有很强的随机性,其分析主要包括传统的线性时域和频域分析方法,时频联合分析、神经网络模型等特殊分析方法,以及尚处于探索阶段的混沌分形、复杂度、熵等非线性分析方法。
各种分析方法均为定量刻划肌肉活动水平提供了重要手段。
时域分析 时域分析将肌电信号看作时间的函数,计算信号均值、幅值直方图等统计指标来反映信号振幅在时间维度的变化。
常用指标有电活动水平(electrical activity,EA)、积分肌电值(inte-grated electromyog ram,iEMG)和均方根值(root第16卷 第5期2003年 10月 航天医学与医学工程Space M edicine&M edical Engineering Vol.16 No.5O ct.2003mean square,RMS)。
其中EA是指原始信号经低通滤波及平滑修正后对特定长度时间窗口的振幅进行平均而得来;后两者计算公式分别如下: iEMG=∫t+T EMG(t)·d t(1) RMS=1/T∫t+T EMG2(t)d t(2)由于肌电信号振幅和肌张力呈一定力-电对应关系,故时域指标可实时反映肌肉活动水平。
频域分析 频域分析通过对sEMG自相关函数做快速傅立叶变换,据功率谱密度(power density spectrum,PSD)确定sEMG中不同频段信号分布情况,主要特征参数有平均功率频率(mean pow er fre quency,M PF)和中位频率(me-dian frequency,M F),公式如下:M PE=∫∞0f·PSD(f)d f∫∞0PSD(f)d f(3)MF=12∫∞0PSD(f)d f(4)其中PSD(f)为sEMG信号功率谱密度函数。
疲劳时,功率谱大多由高频向低频漂移,M F 和MPF值也相应下降。
MF和MPF作为频谱移动指标各有所长:MPF较稳定,对于低负荷条件下的频谱变化有高度敏感性;MF抗噪声干扰性强,适应的负荷水平范围较广,在各类肌肉及各种收缩中都随力的增加而增加。
非线性分析 以非线性动力学方法探讨疲劳过程中的肌肉力—电关系变化是近年来国内外sEMG基础和应用研究的最新趋势,这些研究在初步认定sEMG信号具有混沌信号特征的基础上,通过对信号复杂度、分维数和熵等参数的计算,初步获得了运动肌在不同活动水平时的肌电非线性变化规律,从而为肌肉功能评价和假肢控制等基础和应用研究提供了新的信息。
如杨健群[6]等利用非线性动力学中的复杂度、关联时间、关联维数、李雅普诺夫指数以及熵等5个物理量对一对收缩肌和舒张肌进行分析,结果表明以上5种非线性指标能对肌肉状态作出更好的判断。
蔡立羽[7]等利用一种简便的适合短数据运算的复杂度算法对4种前臂动作模式的肌电信号进行提取与识别,研究结果显示了很好的分离性。
王健[8]等研究发现在运动负荷造成的肱二头肌和腰部脊竖肌疲劳过程中肌电信号复杂度产生持续性下降。
Gupta.Vineet[9]等考察了不同负荷条件下屈伸运动肌电信号的分形维数的变化,结果表明分形维数能对肌电信号特征作出很好刻画。
显然,非线性分析方法的发展为康复和运动医学以及工效学领域的肌电信号研究提供了一种新的思路。
工效学领域中的sEMG现场评价技术关于sEMG技术的研究,与生理学、医学等领域相比,工效学更侧重于个体作业的现场研究而非条件控制良好的实验室研究。
由于疲劳是工效学中体力负荷评价、人机系统优化设计以及职业性骨骼肌疾患(work-related musculoskeletal dis-orders,WM SD)预防的重要研究内容,故工效学中sEMG现场研究主要是围绕肌肉疲劳过程的评定进行的。
实验室研究结论在现场分析中的局限 实验室研究虽已确立了几种肌电疲劳指标,例如随着肌肉疲劳的发生,sEMG信号频谱曲线会发生不同程度左移,并导致反映频谱特征的M PF和MF 产生相应下降,而反映信号振幅的时域指标EA 则在一定负荷范围内呈上升趋势。
但将这些指标应用于现场研究却还存在相当大的问题,一个基本问题就是在动态工作中,EMG振幅及功率谱的变化不仅与疲劳程度有关,而且还和肌力大小有关[10]:即sEMG信号振幅的增加,既可能是由肌力增加引起,也可能是由疲劳引起;频谱左移既可能是由肌力减少引起,也可能是由疲劳引起。
另外,实验室研究的结论都是在固定姿势和恒定静态负荷条件下得出的,而实际工作中工作者的动作姿势及用力大小都是随任务的要求不同而不断变化的,因而不能将实验室研究的结论直接用于现场评价,必须发展sEMG现场评价技术。
基于疲劳定义的直接测量法 在工效学领域,疲劳被定义为在工作过程中肌肉产力能力的下降。
因此,一种直接测量疲劳的方法就是在工作的多个时间段重复进行肌肉的最大随意收缩(maximum voluntary contraction,M VC),观察其最大随意收缩时肌力减小情况即可直接了解肌肉疲劳状况。
但这种方法并不能直接应用于实际工作,因为这种测量将会极大地影响工作流程,而且388 航天医学与医学工程 第16卷反复地测M VC 也会加快工作者的疲劳,降低其操作绩效。
收缩检测(contraction test ) 为尽量减少直接测量MVC 对工作的影响,Hag g [11]制定了收缩检测的方法。
具体内容是:工作者每隔一段时间就中止工作,以特定的姿势进行恒定的已知负荷的肌肉收缩,通过比较各次收缩检测中的sEMG 信号变化即可得知肌肉疲劳状况。
这种方法虽然不必再多次进行最大随意收缩,但仍然必须中断工作进程,且在收缩检测时必须固定负荷、对躯体姿势进行精确控制并要求高度精确地多次重复,这在现场作业中很难实现。
“参照动作”比较法 “参照动作”(reference activities )是指实际工作中那些有规律的、带有循环重复性的动作元素,比如以某种特定姿势进行某种特殊的运动或搬举特定的物体等,其所需的肌力大小要求比较恒定。