】
[0011] 图1为本发明电极阵列排列图（8*8)。
[001引 图2为本发明的弦怡嫌示意图。
【具体实施方式】
[0013]W下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书 所掲露的内容轻易地实现。
[0014] 具体的实施步骤如下： 步骤1)将多通道电极沿肌肉纤维方向放置，如图1所示，为一片8*8表面电极阵列，图 中编号为表面电极编号，各个电极上采集到的信号为进44…，过.在放置电极时，尽可能 的将电极与肌肉纤维平行，运样方便在后续步骤中找到垂直于肌肉纤维的一排电极。将对 多通道SEMG信号进行预处理，具体步骤如下：将多通道SEMG信号进為，遍…，這进行带通滤 波和带阻滤波，消除干扰，带通滤波器用来保留甜Z--500化频段信号，然后采用陷波滤波 器，滤除50化工频干扰。带通滤波器和带阻滤波采用己特沃斯数字滤波器，设置参数包括 阶数、3地截止频率、滤波器的通带、阻带截止频率等。
[0015] 步骤2)采用梯度式卷积核补偿（GCKC)方法提取肌肉运动单元发放时刻，找出每 个运动单元的独立发放时刻。独立发放时刻的提取方法是：根据当前运动单元与其它所有 运动单元发放时刻比较，提取只有当前运动单元独有的发放时刻*i，b如…. 步骤3)根据每个运动单元独立发放时刻，提取其波形，在每个通道上求其平均波形。 将当前运动单元独有的发放时刻h，如如?山所对应的原始波SEMG信号，提取一定长度的 原始波形，得到n段波形"1，町，崎…，w,!，将上述带段波形叠加平均，即得到当前运动单元发 放波形策。棘1+"']+挺-+'"+邮*)如.重复上述方法，地个通道SEMG可W得到m个发放波形 巧，巧^ .采用独立发放时刻的平均值大大提高了波形的准确性，为后续波形峰峰值的提 取奠定基础。
[0016] 步骤4)找出在垂直于肌肉纤维方向上的A个电极所获得波形的峰峰值 W巧，，获得策处最大峰峰值WTl-半的2个电极位置誠方。由于多通道电极呈现 阵列式均匀分布，垂直于肌肉纤维方向上的电极上采集到的SEMG信号可W得到。在选取垂 直于肌肉纤维方向上的电极时，尽可能选择肌肉运动单元终板区所对应的一排电极，运些 电极上波形显著，有利于峰峰值提取。
[0017] 步骤5)利用人体四肢的几何特性，将四肢看成圆柱体，如图2所示，圆柱体周长 楼，弧敏长为興，其所对角度为兮，计算最大峰值电极朵到最大峰峰值一半电极議前弦长
然后根据W下公式计算运动单元深度：
其中期为常数，为裝处的波形最大峰峰值，典为运动单元深度。将提取到 的所有运动单元输入上述公式，拟合得到常数自萬成糸.对弦长嫌来说，采用线性拟合；对来 说，采用非线性拟合。由于运动单元数未知，采用拟合的方法可行。由于已知量个数不定，很 可能出现方程个数与未知量个数不匹配，采用拟合的方法十分有利于提高常数的合理性， 步骤6)得到常数。Aa.*后，由上述公式计算每个运动单元的深度电,. 上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此 技术的人±皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举 凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所掲示的精神与技术思想下所完成的 一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
【主权项】
1. 面向人体四肢肌肉的一种基于多通道SEMG的肌肉运动单元的深度估计的快速方 法，其包括如下步骤： 1) :将多通道电极沿肌肉纤维方向放置，对多通道sEMG信号进行预处理，采用带通滤 波器、带阻滤波器，消除干扰； 2) :采用梯度式卷积核补偿（GCKC)方法提取肌肉运动单元发放时刻，找出每个运动单 元的独立发放时刻； 3) :根据每个运动单元独立发放时刻，提取其波形，在每个通道上求其平均波形； 4) :找出在垂直于肌肉纤维方向上的电极所获得波形的峰峰值，获得最大峰峰值一半 的2个电极位置； 5) :利用人体四肢的几何特性，将四肢看成圆柱体，计算最大峰值电极到最大峰峰值一 半电极的弦长::斑，然后根据以下公式计算运动单元深度：其中::均为常数，为垂直于肌肉纤维方向上的波形最大峰峰值，爽为运动单 元深度，将提取到的所有运动单元输入上述公式，拟合得到常数. 得到常数后，由上述公式计算每个运动单元的深度義。2. 根据权利1所述的肌肉运动单元的深度估计的快速方法，其特征在于，步骤3)根据 每个运动单元独立发放时刻，提取其波形，在每个通道上求其平均波形，根据获得只有当前 运动单元独有的发放时刻所对应的原始sEMG信号，提取一定长度的原始波形，得到多段波 形，将上述多段波形叠加平均，即得到当前运动单元发放波形，重复上述方法，可以得到所 有通道上的发放波形。3. 根据权利1所述的肌肉运动单元的深度估计的快速方法，其特征在于，步骤5)计算 最大峰值电极到最大峰峰值一半电极的弦长?*..，然后根据公式:寥!计算运动单元深 度，即利用弦长与深度的线性关系估计运动单元深度。4. 根据权利1所述的肌肉运动单元的深度估计的快速方法，其特征在于，步骤5)将提 取到的所有运动单元输入公式，，拟合得到常数衫&每身:.对弦长冰来 说，采用线性拟合；对〃4来说，采用非线性拟合。
【专利摘要】本发明提供一种面向人体四肢肌肉，基于表面肌电信号的肌肉运动单元深度估计快速方法。该方法首先通过表面肌电信号提取运动单元发放时刻，然后提取运动单元发放波形，最后利用人体四肢几何特征，估计运动单元深度。采用独立发放时刻的平均值大大提高了波形的准确性，为后续波形峰峰值的提取奠定基础。将四肢看作圆柱体，利用几何知识计算弦长。然后根据弦长与深度的线性关系，以及峰峰值与深度的幂函数关系，拟合确定常数。采用拟合的方法十分有利于提高常数的合理性，有效避免了参数计算的不稳定性，提升了结果的健壮性。本发明提出的方法简化了计算，提高了运算速度，而且实现简单，十分适合临床的肌肉运动单元深度快速估计。
【IPC分类】A61B5/0488, A61B5/11, A61B5/0492
【公开号】CN105342610
【申请号】CN201510917782
【发明人】何金保, 骆再飞, 胡劲松
【申请人】宁波工程学院
【公开日】2016年2月24日
【申请日】2015年12月10日