专利名称：近似熵分析诱发肌电m波评价电刺激致肌疲劳的方法
技术领域：
本发明涉及一种肌疲劳近似熵的评价方法。特别是涉及一种近似熵分析诱发肌电M波评价电刺激致肌疲劳的方法。
背景技术：
电刺激作为一种安全有效的康复治疗方式，逐渐应用于临床治疗多种神经肌肉疾病，它的研究发展受到了各国的重视。然而，电刺激的广泛应用同时还受到一个因素的限制，就是由其导致的肌疲劳。肌疲劳通常是指该系统最大作功能力或者最大收缩能力的暂时下降，它的产生直接影响刺激的效果，降低了肌肉的收缩反应。在电刺激的临床治疗和神经机理研究中，肌疲劳的测量和实时监控都是一个重要问题。肌疲劳的测量方法有时域法，频域法和非线性法，其中可用于实时测量的方法多 为频域法，传统上刺激结束后静态表面肌电信号的平均频率和中值频率等参数可以用来实时测量肌疲劳程度与动态变化。然而由于表面肌电信号的干扰较大、信噪比较低，基于静态表面肌电信号的功率谱参数对于肌疲劳的测量效果不理想。近年来已有研究开始尝试采用电刺激诱发表面肌电M波信号来测量肌疲劳的变化，相对于静态肌电信号而言，肌电M波具有信噪比更高、时间过程易于掌握的优点，但目前基于电刺激诱发肌电M波的肌疲劳研究仅采用时域方法，由于肌肉收缩力和肌肉疲劳的发展而呈现非稳定信号的变化特征，从而使传统的肌电信号时频分析受到一定的限制。因此在肌疲劳的评价方面缺乏准确性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种能够更准确全面的表征电刺激导致肌疲劳的动态过程的近似熵分析诱发肌电M波评价电刺激致肌疲劳的方法。本发明所采用的技术方案是一种近似熵分析诱发肌电M波评价电刺激致肌疲劳的方法，包括如下步骤I)分别米集每一个受试者的电刺激诱发的表面肌电信号，包括( I)选择受试者，安排每一个受试者接受实验的时间；(2)对受试者安置表面肌电电极和刺激电极；(3)采集电刺激诱发的表面肌电信号；2)分别对采集到的表面肌电信号进行预处理得到M波信号，对采集到的表面肌电信号在MATLAB2011a平台上进行处理，从能量的角度出发，设定阈值s并根据信号在固定时间窗内的肌电信号能量值Q的大小来判断信号是否处于诱发M波信号段，从而对信号进行自动实时分割，去除刺激波形以及非动作信号段，提取出M波信号；3)分别对预处理提取出的M波信号求取近似熵；4)对所有受试者的近似熵结果进行统计学t_检验，包括对所有受试者的近似熵结果分别进行归一化处理；将所有受试者归一化处理后的近似熵进行统计分析。步骤I)中选择受试者人数为5个以上，年龄差小于3岁。步骤I)中表面肌电电极的安置是，将记录电极的作用电极置于所测肌肉肌腹处，参考电极置于肌腱，接地电极则放置于记录电极附近无肌肉处，刺激电极的安置是，放置于运动神经处，与记录电极的距离小于等于10cm。步骤I)中采集电刺激诱发的表面肌电信号包括在施加致疲劳的电刺激之前采集一组电刺激诱发的肌电信号作为初始值，同时为避免对疲劳产生影响，诱发肌电的电刺激施加时间少于20秒；步骤2)中所述的肌电信号能量值Q是采用如下公式得到
权利要求
1.一种近似熵分析诱发肌电M波评价电刺激致肌疲劳的方法，其特征在于，包括如下步骤 1)分别采集每一个受试者的电刺激诱发的表面肌电信号，包括 (1)选择受试者，安排每一个受试者接受实验的时间； (2)对受试者安置表面肌电电极和刺激电极； (3)采集电刺激诱发的表面肌电信号； 2)分别对采集到的表面肌电信号进行预处理得到M波信号， 对采集到的表面肌电信号在MATLAB2011a平台上进行处理，从能量的角度出发，设定阈值s并根据信号在固定时间窗内的肌电信号能量值Q的大小来判断信号是否处于诱发M波信号段，从而对信号进行自动实时分割，去除刺激波形以及非动作信号段，提取出M波信号; 3)分别对预处理提取出的M波信号求取近似熵； 4)对所有受试者的近似熵结果进行统计学t-检验，包括 对所有受试者的近似熵结果分别进行归一化处理；将所有受试者归一化处理后的近似熵进行统计分析。
2.根据权利要求1所述的近似熵分析诱发肌电M波评价电刺激致肌疲劳的方法，其特征在于，步骤I)中选择受试者人数为5个以上，年龄差小于3岁。
3.根据权利要求1所述的近似熵分析诱发肌电M波评价电刺激致肌疲劳的方法，其特征在于，步骤I)中表面肌电电极的安置是，将记录电极的作用电极置于所测肌肉肌腹处，参考电极置于肌腱，接地电极则放置于记录电极附近无肌肉处，刺激电极的安置是，放置于运动神经处，与记录电极的距离小于等于10cm。
4.根据权利要求1所述的近似熵分析诱发肌电M波评价电刺激致肌疲劳的方法，其特征在于，步骤I)中采集电刺激诱发的表面肌电信号包括在施加致疲劳的电刺激之前采集一组电刺激诱发的肌电信号作为初始值，同时为避免对疲劳产生影响，诱发肌电的电刺激施加时间少于20秒；
5.根据权利要求1所述的近似熵分析诱发肌电M波评价电刺激致肌疲劳的方法，其特征在于，步骤2)中所述的肌电信号能量值Q是采用如下公式得到
6.根据权利要求1所述的近似熵分析诱发肌电M波评价电刺激致肌疲劳的方法，其特征在于，步骤3)中所述对预处理提取出的M波信号求取近似熵包括如下过程 (1)设给定长度为N的一维时间序列{u(i)，i= I···N}，按式 Xi = {u(i), u(i+l), ".11(1+111-1)}重构 m 维向量 Xi, i = I, 2···η，η = N-m+1 ； (2)计算任意向量Xi与向量Xj(j = I, 2…N-m+1, j关i)之间的距离Mij =max|u(i+j)-u(j+k) , k = O, I,…m_l即两向量之间的距离； (3)给定阈值r，通常r= O. 2^0. 3之间，对每个向量Xi统计(Iij ( r*SD的数目并求出该数目与距离总数(N-m)的比值，记为O1的，其中SD为序列的标准值； (4)将C;n(r)取对数，再对所有的i求平均值记为Φ
7.根据权利要求1所述的近似熵分析诱发肌电M波评价电刺激致肌疲劳的方法，其特征在于，步骤4)中所述的对所有受试者归一化处理后的近似熵进行统计分析是将致疲劳电刺激作用后采集的信号的近似熵值与初始值进行统计分析。
全文摘要
一种近似熵分析诱发肌电M波评价电刺激致肌疲劳的方法分别采集每一个受试者的电刺激诱发的表面肌电信号，选择受试者并安排实验的时间，对受试者安置表面肌电电极和刺激电极，采集电刺激诱发的表面肌电信号；分别对采集到的表面肌电信号进行预处理得到M波信号；对所有受试者的近似熵结果分别进行归一化处理；将所有受试者归一化处理后的近似熵进行统计分析。本发明不仅弥补了静态表面肌电信号干扰大，信噪比低的缺点，还突破了时频领域对具有混沌特性的肌电信号分析时的限制，更有效的表征了电刺激导致肌疲劳的动态过程。可以全面准确的表征出电刺激导致肌疲劳过程的动态变化，为评价电刺激导致疲劳的技术标准提供思路，促进电刺激的发展。
文档编号A61B5/0488GK103006212SQ20131001424
公开日2013年4月3日 申请日期2013年1月15日 优先权日2013年1月15日
发明者刘志朋, 殷涛, 王颖, 靳静娜 申请人:中国医学科学院生物医学工程研究所