人体参数与STS肌肉肌电指标关系研究

摘要

起立动作(Sit-to-Stand，STS)是反映人类行动能力的重要指标之一，在人类日常生活中直接影响着其活动的独立性，该动作的完成度受到了各种因素的限制，如急性病痛、肢体损伤以及随着年龄增长而出现的绝对肌力下降等。因此，以上人群需要辅助站立器具来帮助其完成站立动作。在辅助站立器具的设计中，如何解决根据不同使用者的身高、体重、性别等人体参数以及下肢肌肉的活动状态，来给予合适的辅助力是研究与设计的重点。因此，本课题重点研究了下肢肌肉健康者完成STS动作时，人体参数与下肢相关肌肉表面肌电指标的关系，为未来智能主动式辅助站立器具的设计提供设计参考与数据支持。
　　课题选取下肢肌肉功能健康者作为研究对象，首先通过表面肌电仪采集被试者在完成STS动作时下肢肌肉的表面肌电信号，分析得到下肢多块相关肌肉的相关肌电指标，并计算每块肌肉完成STS动作的肌肉贡献率，根据贡献率的大小得出人体完成STS动作时下肢主要工作肌肉。再对得出的STS主要工作肌肉进行STS动作时的肌电信号进行采集与分析，对得到的相关肌电指标与所采集的人体参数之间进行分析，求取对STS肌肉肌电指标产生主要影响的人体参数。最后对人体进行STS动作时下肢主要工作肌肉的肌电指标与人体参数的关系进行了深入的研究。
　　课题得出下肢功能正常者完成STS的主要工作肌肉为股内侧肌、股外侧肌、胫骨前肌、股直肌;身高与时域指标RMS与IEMG具有显著的线性关系，并得到了身高与STS下肢主要工作肌肉相关肌电指标的一元线性回归关系模型;通过对身高、体重与STS下肢主要工作肌肉肌电指标的多元回归分析，得出了具有有效性的多元回归模型;通过分别分析男女被试的肌电信号得出，男女在完成STS动作时，女性平均RMS均方根与IEMG积分肌电值均大于男性，表明女性完成STS动作时下肢肌肉的总体放电水平大于男性。因而，在完成STS动作时，女性需要募集更多的运动单元，因此女性下肢肌肉会更容易产生疲劳。最后给出了男性与女性在完成STS动作时下肢主要工作肌肉的RMS与IEMG指标值的取值范围，并对智能辅助站立产品的设计提出了相关合理化建议。
　　以上结论将为人体完成STS下肢肌肉活动状态的评定与智能主动式辅助站立器具的设计提供数据支持与设计参考，通过获取使用者人体参数，来判断其下肢肌肉健康情况下STS的肌肉活动状态，从而评定其目前的肌肉状态，为下肢康复产品及辅助站立器具的设计提供一定参考。这将对下肢肌肉功能异常群体的康复进程起到实质的推动作用。

目录

摘要

1 绪论

1．1 研究背景及研究现状

1．1．1 研究背景

1．1．2 国内辅助器具及表面肌电的研究现状

1．1．3 国外辅助器具及表面肌电的研究现状

1．2 研究目的及意义

1．2．1 研究目的

1．2．2 研究的意义

1．3 研究内容与过程

1．3．1 研究内容

1．3．2 研究过程

1．4 关键技术概述

1．4．1 表面肌电

1．4．2 表面肌电信号的应用

1．4．3 SPSS统计分析软件

2 STS下肢主要工作肌肉的确定

2．1 实验流程及目的

2．2 实验设计

2．2．1 实验对象

2．2．2 实验设备

2．2．3 实验动作

2．2．4 下肢研究肌肉的传感器贴放位置

2．2．5 实验注意事项

2．3 实验过程

2．4 实验结果分析

2．4．1 原始数据处理

2．4．2 STS下肢主要工作肌肉的确定

2．5 实验结论

2．6 本章小结

3 影响STS肌肉肌电指标的人体参数的确定

3．1 实验流程及目的

3．2 实验设计

3．2．1 实验对象

3．2．2 实验对象人体参数采集

3．2．3 实验设备

3．2．4 实验动作

3．2．5 STS下肢主要工作肌肉的传感器贴放位置

3．2．6 实验注意事项

3．3 实验过程

3．4 实验结果分析

3．4．1 分析方法

3．4．2 实验结果分析

3．5 影响STS肌肉肌电指标的人体参数的确定

3．5．1 人体参数与STS肌肉肌电指标的相关性分析

3．5．2 人体参数身高、体重与各指标的关系分布分析

3．5．3 人体参数的主成分分析

3．6 本章小结

4 人体参数与STS肌肉肌电指标的关系研究

4．1 身高与STS肌肉肌电指标RMS、IEMG的关系模型建立

4．1．1 身高与STS下肢主要工作肌肉RMS指标的回归模型建立

4．1．2 身高与STS下肢主要工作肌肉IEMG指标的回归模型建立

4．2 体重与STS肌肉肌电指标RMS、IEMG的关系模型建立

4．2．1 体重与STS下肢主要工作肌肉RMS指标的回归模型分析

4．2．2 体重与STS下肢主要工作肌肉IEMG指标的回归模型分析

4．3 身高、体重与STS下肢肌肉肌电指标的关系模型建立

4．3．1 身高、体重与STS下肢肌肉RMS指标的关系模型建立

4．3．2 身高、体重与STS下肢肌肉IEMG指标的关系模型建立

4．4 男女在完成STS时的肌肉肌电指标的关系研究

4．5 本章小结

5 结论与展望

5．1 结论

5．2 研究的局限与展望

5．2．1 研究的局限

5．2．2 研究的展望

参考文献

致谢

附录

攻读学位期间发表的学术论文目录

声明