本文關(guān)鍵詞： 手膝爬行 肌肉協(xié)同分析 表面肌電信號(hào) 肢體間協(xié)同 肢體內(nèi)協(xié)同 兩級(jí)CPG模型　出處：《中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：肌肉協(xié)同理論作為解釋中樞神經(jīng)系統(tǒng)(CentralNervous System,CNS)如何正確控制人體眾多骨骼肌運(yùn)動(dòng)并彼此配合以完成各種動(dòng)作的一種假設(shè),合理的解決了人體運(yùn)動(dòng)自由度(DegreeofFreedom,DOF)的問題。在該理論中,肌肉協(xié)同被認(rèn)為是中樞神經(jīng)系統(tǒng)中的最小受控單元。不同肌肉協(xié)同完成不同的任務(wù),并且輪流被募集以完成既定任務(wù)。肌肉協(xié)同分析方法已被廣泛應(yīng)用于神經(jīng)肌肉控制機(jī)制以及神經(jīng)系統(tǒng)相關(guān)疾病的研究中。爬行是人類直立行走前的主要運(yùn)動(dòng)方式,對嬰幼兒的發(fā)育起著至關(guān)重要的作用。對爬行運(yùn)動(dòng)的研究可幫助理解中樞神經(jīng)系統(tǒng)的爬行控制機(jī)制,對臨床上評估嬰幼兒的發(fā)育狀態(tài)和神經(jīng)肌肉系統(tǒng)疾病患者的運(yùn)動(dòng)障礙程度都有重要的應(yīng)用價(jià)值。爬行作為一種全身性運(yùn)動(dòng),涉及幾乎所有的軀干和四肢肌肉。目前針對爬行運(yùn)動(dòng)的研究多集中于肢體間的協(xié)調(diào)模式,對于肢體內(nèi)肌肉的協(xié)同很少涉及。肌肉協(xié)同分析方法能夠探索爬行過程中肢體內(nèi)以及肢體間的協(xié)同模式,在探索爬行潛在神經(jīng)肌肉控制機(jī)制上具有很大潛力。作為初步探索,本論文將肌肉協(xié)同分析方法應(yīng)用于成年人的手膝爬行運(yùn)動(dòng)研究,為后期探索兒童以及腦癱爬行模式的異常奠定基礎(chǔ)。開展的主要工作和取得的研究成果如下:(1)提出了一種基于肌肉協(xié)同分析的手膝爬行運(yùn)動(dòng)研究方案,包括爬行數(shù)據(jù)捕獲、爬行肌電信號(hào)的預(yù)處理、肌肉協(xié)同提取以及協(xié)同分析方法�？紤]到肌肉的分布、大小以及深淺程度,從每側(cè)肢體選取16塊(上下肢各8塊)與爬行運(yùn)動(dòng)最為相關(guān)的肌肉作為目標(biāo)肌肉,采集爬行過程中全身共32塊肌肉的表面肌電信號(hào),采用非負(fù)矩陣分解算法提取肌肉協(xié)同,并提出了基于肌肉協(xié)同的肢體相位差計(jì)算方法以及從激活程度、激活時(shí)刻、激活相位三方面衡量協(xié)同募集模式變化的指標(biāo)。(2)開展了手膝爬行過程中肢體內(nèi)和肢體間肌肉協(xié)同分析。在肢體內(nèi)肌肉協(xié)同分析中發(fā)現(xiàn),在每個(gè)肢體中都能提取出兩個(gè)肌肉協(xié)同,一個(gè)對應(yīng)支撐相,另一個(gè)對應(yīng)擺動(dòng)相。連續(xù)爬行過程中,這兩個(gè)肌肉協(xié)同被交替募集。同時(shí),所有受試者的肌肉協(xié)同結(jié)構(gòu)具有一定的相似性。在肢體間肌肉協(xié)同分析中發(fā)現(xiàn),左右側(cè)對應(yīng)肌肉協(xié)同的募集存在半個(gè)周期的相位差;受試者之間的上肢肌肉協(xié)同募集模式大致相同,下肢肌肉協(xié)同的募集模式與爬行模式有關(guān),同側(cè)肢體配對式、對側(cè)肢體配對式都存在組內(nèi)相似性,混合肢體配對式受試者的肌肉協(xié)同募集存在較大個(gè)體差異;利用上下肢體支撐相對應(yīng)肌肉協(xié)同的募集相位差可有效實(shí)現(xiàn)肢體間協(xié)同模式的分類。(3)開展了不同爬行條件下的肌肉協(xié)同分析。根據(jù)對不同速度和坡度下的爬行肌肉協(xié)同分析,發(fā)現(xiàn)速度的改變會(huì)影響爬行模式,低速下采用混合式肢體配對的受試者在高速下傾向于采用同側(cè)肢體配對或?qū)?cè)肢體配對爬行模式。然而,速度的改變基本不影響協(xié)同結(jié)構(gòu),但會(huì)影響肌肉協(xié)同的募集程度、募集時(shí)間以及募集相位。此外,坡度的變化不改變爬行模式,但對協(xié)同的結(jié)構(gòu)以及募集程度產(chǎn)生一定影響。本研究開展的成人手膝爬行肌肉協(xié)同分析研究,對理解中樞神經(jīng)系統(tǒng)的潛在爬行控制機(jī)制具有重要的意義,為兩級(jí)中樞模式產(chǎn)生器(Central Pattern Generator,CPG)模型提供了一定的理論依據(jù)。在兩級(jí)CPG模型假設(shè)下,肌肉協(xié)同的結(jié)構(gòu)可視為由模式形成器產(chǎn)生,肌肉協(xié)同的募集則可看作是節(jié)律產(chǎn)生器的輸出。各肢體節(jié)律產(chǎn)生器交替募集支撐相肌肉協(xié)同與擺動(dòng)相肌肉協(xié)同實(shí)現(xiàn)對單肢體運(yùn)動(dòng)的控制,而四肢的彼此合作實(shí)現(xiàn)了爬行運(yùn)動(dòng)。對爬行速度和角度的適應(yīng)則由中樞神經(jīng)系統(tǒng)調(diào)節(jié)各肢體模式形成器和節(jié)律產(chǎn)生器完成。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：R318

【參考文獻(xiàn)】

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