【摘要】：在采用SEMG信號評價肌肉疲勞時,存在兩點不足:首先,SEMG信號屬于微弱信號,其振幅和頻率主要由肌肉的生理特性所決定,呈現(xiàn)出“被動”特性,容易埋沒在噪聲中;第二,首先需要對SEMG信號進行時域和頻域分析才能得到有效信息,實時性不佳。而超聲信號方向性強,能量更集中,穿透力強。發(fā)射信號可控,具有“主動”的特性。用超聲波評價肌肉疲勞可以提高信噪比,改善系統(tǒng)的實時性。本文研究內(nèi)容主要分為理論分析和實驗分析。理論分析階段,首先對超聲評價肌肉疲勞的可行性進行了分析:重點對肌肉組織中的超聲特性進行了分析,并結(jié)合肌肉疲勞過程中其形態(tài)參數(shù)和生理參數(shù)的變化,對超聲在逐漸疲勞的肌肉中幅值衰減模型進行了簡化;其次,對標(biāo)準(zhǔn)SSA分析在處理較長時間序列時計算量較大的問題行了改進,并對窗口長度和重構(gòu)奇異值個數(shù)的選擇方法進行了綜述。實驗分析階段:首先對比分析了改進SSA、小波閾值、經(jīng)驗公式三種算法在抑制高斯噪聲和隨機脈沖噪聲時的效果;其次,對10名被試者在做手臂等長運動時的肌電信號和超聲信號同步進行采集。利用采集到的信號分析超聲幅值衰減與肌肉發(fā)達程度、肌肉疲勞程度的關(guān)系,并分析了超聲在逐漸疲勞的肌肉組織中的衰減規(guī)律。超聲在逐漸疲勞的肌肉組織中的衰減模型可以簡化為只與衰減系數(shù)和傳播距離相關(guān)的函數(shù)。對于逐漸疲勞的肌肉組織,其生理特性發(fā)生改變(PH值下降、溫度上升、肌肉厚度增加),這些改變導(dǎo)致衰減系數(shù)增大、傳播距離加長,從而引起超聲幅值的衰減,并且其呈指數(shù)衰減。超聲響應(yīng)信號衰減率可用于評估肌肉的發(fā)達程度,被試者肌肉越發(fā)達,超聲幅值隨肌肉組織狀態(tài)變化而大幅度變化;當(dāng)超聲幅值變化緩慢時,被試者肌肉不夠發(fā)達。在處理非平穩(wěn)序列和較長時間序列時,重疊奇異譜分析算法去噪效果優(yōu)于標(biāo)準(zhǔn)SSA算法。
【圖文】：

MUSA算法流程圖

(2) 自動搜索可能的腱膜首先將圖像的行數(shù)和列數(shù)減半。為了增強圖像內(nèi)可能出現(xiàn)的所有的腱膜結(jié)構(gòu)，計算圖像的垂直Sobel梯度（圖2-5c），然后對經(jīng)過處理的圖像垂直應(yīng)用一階導(dǎo)數(shù)高斯（FODG）濾波，最后將 FODG 輸出設(shè)置為閾值以產(chǎn)生二進制 FODG 掩模（圖 2-5d），閾值設(shè)置為 FODG 輸出的最大灰度的 80%。從圖 2-5d 中可以看出二進制 FODG 掩模表示了兩個肌肉腱膜，而其他白色區(qū)域為其他結(jié)構(gòu)。在圖 2-5d 中標(biāo)出所有不連通的區(qū)域，將它們近似為橢圓，，并移除所有偏心率小于 0.995，且長軸短于圖像長度 70%的區(qū)域，得到圖 2-5e。對圖 2-5e 中的不規(guī)則圖形進行校正得到圖 2-5f。
【學(xué)位授予單位】：河北大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TN911.7;R685

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本文編號：2688556