BTS FreeEMG300无线表面肌电系统

一、生物力学

基于BTS FreeEMG300设备的表面肌电分析及步态过程评价

  随着网联网与传感器技术在医疗领域的不断深入，人体健康以及远程信息实时监测研究对恢复肢体残疾患者的肌理功能研究和智能医疗康复研究具有重要作用。首先设计了基于物联网的表面肌电信号采集系统，在卷积神经网络(Convolutional Neural Network, CNN)数据分类识别算法基础上构建了步态康复评价方案。针对BTS FreeEMG300设备分别对下肢患者与正常人进行了步态康复表面肌电信号采集实验，并对CNN模型识别率进行了验证，对步态过程评价结果进行了分析，最后对患者下肢主要肌群激活特征从三个方面进行了对比。结果表明：CNN模型具有良好的步态动作识别效果，对患者样本具有良好的识别率，评估结果能够达到良好及以上的康复效果；通过对受试者下肢主要肌群在均方根振幅、积分肌电、激活时间三个方面的对比分析，得出患者下肢肌群激活程度整体较好，与正常人比较，肌群累积激活水平具有一定的显著性，下肢肌群患者的持续激活时间均长于正常人。本模型设计对患者表面肌电分析和步态过程评价效果表现良好。

4〜6岁幼儿移动性动作发展及神经肌肉控制研究

方法：通过粗大动作发展测试(Test of Gross Motor Development - 3 ,TGMD - 3 )对跑、蹦跳和单脚跳进行评价，用BTS表面肌电测试系统时域分析的方法对完成动作时肌肉的积分肌电(Integrated EMGJEMG)和时序进行研究。采用方差分析探讨不同年龄移动性动作发展水平的差异，计算年龄组X不同肌肉对标准化iEMG的影响，年龄组x动作类型对标准化共收缩指数的影响。

结论：TGMD -3作为幼儿动作发展评价工具具有可行性，其中单脚跳可优先作为移动性动作技能定性评价指标，该动作下肢肌群iEMG值可作为定量评价的代表性指标。幼儿在跑、蹦跳和单脚跳动作时，主要用力肌肉为股直肌和胫骨前肌。随着年龄增长，完成移动性动作时,iEMG值逐渐增大，膝关节和踝关节周围肌群协调性逐渐增强。

不同类型和负荷双任务对健康人动态姿势控制的影响

方法：利用无线 sEMG 测试仪和三维运动捕捉系统同时采集 28 名受试者不同负荷认知双任务行走和运动双任务行走时平均肌电（ average electromyography，AEMG ）和动态稳定性指标。 采用双因素重复测量方差分析任务类型（认知任务和运动任务）和任务负荷（简单任务和困难任务）对人体下肢 sEMG 和动态稳定性的影响以及两者之间的交互作用。 

结论：不同类型和负荷双任务对动态姿势控制的影响存在交互效应。 困难运动双任务行走时踝关节周围肌肉的神经肌肉控制和动态稳定性强于困难认知双任务行走，困难运动双任务行走时踝关节周围肌肉的神经肌肉控制和动态稳定性强于简单运动双任务行走。

泡沫轴滚动和静态拉伸对成年男性下肢运动能力的急性影响

方法：随机选取 45 名体育训练专业男性大学生为受试者，随机均分为对照组、SS 组和 FＲ 组，SS 组和 FＲ 组分别进行 20 min 的 SS 和 FＲ 技术干预，干预部位为股直肌、大腿内收肌、髂胫束、腘绳肌和腓肠肌，每块肌群干预时间为 2 min。测量指标为坐位体前屈、立定跳远、下蹲垂直跳、下肢反应时、股直肌和腓肠肌表面肌电信号相关指标以及受试者起跳自主感觉轻松度得分。

结论：SS 会削弱肌肉向心收缩的无氧爆发力和超等长收缩的肌肉弹速; SS 不会削弱下肢反应时、肌肉向心收缩的弹速和超等长收缩的无氧爆发力;FＲ 可以提高下肢反应时和肌肉弹速，但不会提高运动的无氧爆发力。建议高强度训练或比赛前热身，不要过度使用 SS 技术，或可改用 FＲ 技术。

双腿着地时姿势偏移对下肢各关节缓冲分配和各肌群收缩模式的影响

方法：随机选取 16 名运动训练专业男性大学生完成 3 种姿势偏移跳深动作，同步采集分析双腿着地阶段髋中心点位移（DOHC）、下肢运动学和肌电图等特征的差异。

结论：落地前姿势偏移，人体为了避免损伤可能存在一种动作控制前馈机制，在腾空阶段预先激活近端核心肌群稳定髋关节，在缓冲阶段重新分配下肢髋膝踝关节屈曲程度，以及调节髋与膝关节屈伸肌共激活程度来实现落地动态姿势稳态。

二、医疗

表面肌电分析下核心肌群稳定性训练对轻度腰椎间盘突出症患者背伸肌群生物学特性及腰椎功能的影响

方法：选取我科 98 例轻度腰椎间盘突出症患者，根据随机数字表法分组。 对照组 49 例给予常规物理治疗，观察组 49 例给予基于表面肌电分析下的核心肌群稳定性训练，对比 2 组患者背伸肌群生物学特性、腰椎功能、腰痛症状改善效果。 

结论：基于表面肌电分析下的核心肌群稳定性训练对轻度腰椎间盘突出症患者干预，可有效改善腰背伸肌群生物学特性，降低腰痛程度，促进腰椎功能恢复正常。

sEMG 对腰椎间盘突出症核心稳定性训练的疗效评价作用

关键词: 表面肌电图; 腰椎间盘突出症; 核心稳定性训练

超声波结合多模式功能训练治疗功能性踝关节不稳的临床效果

方法：选取 ２０１７ 年 ６ 月至２０２０ 年 ６ 月在中国人民解放军联勤保障部队第九九〇医院接受超声波康复治疗的 ３５ 例 ＦＡＩ 患者作为对照组，另选取３５ 例接受超声波结合多模式功能训练治疗的 ＦＡＩ 患者作为观察组。 比较两组患者治疗前后 Ｃｕｍｂｅｒｌａｎｄ 踝关节不稳定评价问卷（ＣＡＩＴ）、Ｋａｉｋｋｏｎｅｎ 踝关节损伤功能量表评分、计时起立行走测试（ＴＵＧＴ）结果、萨金特纵跳测试（ＳＶＪＴ）有效系数及腓骨长、短肌反应时。 

结论：超声波结合多模式功能训练可改善ＦＡＩ，促进踝关节损伤恢复，改善踝关节平衡，提高踝关节肌力和本体感觉功能。

超声引导下冲击波及振动训练治疗脑卒中后肌痉挛的研究

方法：选取 2018 年 1月 － 2019 年 5 月本院康复医学科收治的脑卒中后肌痉挛患者 120 例，并按随机数字表法分为 2 组，即对照组和观察组，每组各 60 例; 对照组采用肌松药类治疗，观察组在此基础上采用超声引导下冲击波及振动训练治疗; 比较 2 组康复治疗前和治疗 4 周后肌张力变化、Fugl-Meyer 评定量表( FMA) 、改良 Barthel 指数( MBI) 、电生理指标［肱二头肌和腓肠肌休息状态下均方根值( ＲMS) ］、被动踝关节活动度( 踝背屈、外翻) 、超声肌肉结构参数［肌肉羽状角度(PA) 、肌纤维长度( FL) 和肌纤维厚度( MT) ］、治疗满意度。

结论：超声引导下冲击波及振动训练治疗脑卒中后肌痉挛，能改善患者肌张力、肌肉结构参数与神经肌肉活动，抑制肌痉挛，增加患者踝关节被动活动度，改善患者肢体运动功能和日常生活能力，提高治疗满意度。

杠杆定位手法对腰椎间盘突出症患者表面肌电信号及腰椎功能的影响

方法：选择 2018 年 7月—2019 年 6 月收治的腰椎间盘突出症患者 118 例为研究对象，采用随机数字表法分为治疗组 61 例、对照组 57例。对照组采用腰椎牵引治疗联合平面用力推拿手法，治疗组采用腰椎牵引治疗联合杠杆定位手法。治疗 1 个疗程后，比较 2 组患者临床疗效、表面肌电信号、腰椎功能等指标。

结论：杠杆定位手法有助于改善腰椎间盘突出症患者核心肌群募集能力与耐疲劳性能，促进腰椎功能恢复，提高临床疗效。

肌内效贴联合物理因子治疗对老年慢性非特异性腰背痛病人多裂肌表面肌电图信号的影响

方法：将 52 例老年 CNLBP 病人按随机数字表分为对照组 26例、观察组 26 例，2 组均给予常规物理因子治疗，观察组在此基础上辅以肌内效贴治疗。分别于入组时和治疗 2 周后，使用表面肌电系统检测 2 组经典落球试验中肱二头肌和 L5～ S1 多裂肌 sEMG 信号，比较 2 组肱二头肌与L5～ S1多裂肌 sEMG 信号快速反应时间差值和快速反应强度。 

结论：肌内效贴联合物理因子治疗可加快 CNLBP 老年人腰部多裂肌快速反应速度，并增强其快速反应强度。

基于叠加效应的全身振动联合蹲起同步训练对脑卒中患者步行功能的影响*

方法：选取复旦大学附属华山医院康复医学科（浦东院区）40例监护或者辅助具下，可以独立步行的脑卒中患者，随机分为全身振动训练组（WBVT组）和对照组，两组均采用常规康复治疗，每天40min。WBVT组在常规康复治疗的基础上增加全身振动联合蹲起同步训练，20min/次/天。对照组在常规康复治疗的基础上增加在全身振动平台上无振动站立，20min/次/天。分别在入组时和干预4周后，采用穿戴式三维步态评估仪对患者步行能力进行评估，使用表面肌电图仪采集患者步行过程中的股直肌和股二头肌长头的肌电信号，并对干预前后的数据进行统计学分析。

结论：基于叠加效应的全身振动联合有节律的蹲起同步训练能够改善患者步行速度、步幅和下肢肌肉协同收缩率，改善患者步行功能。

可穿戴设备在脊髓损伤康复中的应用及发展现状

关键词：可穿戴设备；脊髓损伤；现状；康复

头针联合疗法对脑梗死偏瘫病人步行能力的影响

方法：将 90 例脑梗死后下肢运动功能障碍病人随机分为 A 组、B 组和 C 组,各 30 例。A 组在常规治疗基础上采用头针联合 Lokomat 下肢机器人康复训练,B 组采用 Lokomat 下肢机器人康复训练,C 组进行常规康复训练。分别于治疗前及治疗后,比较 3 组简式 Fug-l Meyer 评分(FMA)、功能性步行分级(FAC)量表,同时测定患侧下肢股直肌(RF)、半腱肌(MS)、胫前肌(TA)、腓肠肌(GM)的表面肌电信号,比较治疗前后表面肌电均方根值(RMS)变化。

结论：头针联合下肢机器人康复训练能提高脑梗死偏瘫病人下肢步行能力,联合疗法较单一机器人康复训练方法和传统的康复治疗方法疗效显著。 

三、体育

基于 AnyBody 仿真的太极拳不同步型特征

方法：以练习时长超过 ３ 年的 ３０ 名太极拳练习者为专业组，３０ 名无太极拳经历初学者作为对照组。 用 ＢＴＳ 红外捕捉系统、Ｋｉｓｔｌｅｒ 三维测力台采集太极拳动作数据，以 Anybody７. ０ 建模仿真系统计算运动学、动力学、肌力参数。 

结论：太极拳练习时，膝关节为主要发力关节，专业者下肢用力明显大于初学者。 独立步对髋关节影响较大，弓步、仆步对膝关节影响较大。 不同水平太极拳练习者对下肢肌肉的激活程度不同，初学者练习时要针对不同动作影响刺激的肌肉，有针对性地区分练习，进而促进下肢肌肉协同用力。

基于 AnyBody 仿真及有限元建模下的八段锦运动生物力学研究 *

  表面肌电验证是评价人体肌肉激活程度的主要方式，八段锦运动中胫骨前肌、腓肠肌、股直肌、股二头肌的肌肉活性仿真结果与积分肌电值具有较高的一致性.以 AnyBody 软件分析下肢动作特征和有限元软件建构的胫骨模型，适用于八段锦动作的动态研究，可为计算八段锦运动时动力学变化提供新思路与实践价值参考。

速度滑冰运动员入弯滑跑技术下肢肌电特征比较研究

方法：从河北省速度滑冰队中选取 16名速度滑冰运动员，采集并分析其入弯滑跑技术状态下左右两侧臀大肌、左右两侧股直肌、左右两侧股四头肌外侧、左右两侧股四头肌内侧、左右两侧股二头肌、左右两侧胫骨前肌、左右两侧腓肠肌内侧、左右两侧半腱肌等处骨骼肌表面肌电。

结论：速度滑冰运动员入弯滑跑的主要做功肌群为两侧股四头肌内侧、股四头肌外侧和胫骨前肌；股直肌在右腿蹬冰期为主要做功肌群。高水平运动员在保持较低滑行姿势时，髋关节表现为伸展，臀大肌发力，且髋、膝同时蹬伸。

稳定性与不稳定性俯卧撑动作肌肉工作规律的研究

方法：使用意大利BTS FREEEMG300无线表面肌电信号系统对体育学院12名男性同学研究稳定性与不稳定性俯卧撑在低姿、正常、高姿等三种平面运动中的异同性；通过数理统计法中的配对样本T检验进行分析。

结论：（1）不稳定性条件下的俯卧撑比稳定性条件下的俯卧撑对肌肉的刺激更显著；（2）无论哪种条件下的俯卧撑，都是肱三头肌长头、三角肌前束、胸大肌上束3块肌肉放电量较大。