基于表面肌電信號的小兒腦癱步態(tài)肌肉協(xié)同分析.pdf

1、肌肉協(xié)同被認為是中樞神經(jīng)系統(tǒng)進行運動控制的最小受控單位。相關(guān)動物實驗及人體研究表明，肌肉協(xié)同分析方法在揭示神經(jīng)系統(tǒng)運動控制策略方面具有巨大的潛力。人體運動時各塊肌陶的表面肌電信號（surface Electromyography, sEMG）能反映神經(jīng)系統(tǒng)對骨骼肌的協(xié)調(diào)控制。并且，表面肌電信號的采集具有無創(chuàng)、安全、方便的特點。在多通道表面肌電信號的基礎(chǔ)上，將肌肉協(xié)同分析方法應(yīng)用于小兒腦癱下肢前向行走的步態(tài)分析中以探索腦癱患兒異常步態(tài)的神

2、經(jīng)肌肉控制策略，可為患兒的康復(fù)訓練提供評估和指導。
　　本研究招募了26名受試者（5名健康成人、10名健康兒童和11名小兒腦癱患者）。研究中選取負責步態(tài)活動的八塊較大的下肢肌肉（脛前肌、比目魚肌、腓腸肌外側(cè)、股外側(cè)肌、股直肌、半腱肌、股二頭肌和闊筋膜張肌），在受試者進行步態(tài)活動時采集多通道表面肌電信號與小腿膝蓋下方脛骨處的加速度信號。首先用數(shù)字濾波器對肌電信號進行平滑，然后基于加速度信號進行步態(tài)分割得到每個步態(tài)周期的包絡(luò)信號。在此

3、基礎(chǔ)上，利用非負矩陣分解算法(Non-negativematrix factorization, NMF)對包絡(luò)信號進行矩陣分解得到肌肉協(xié)同，并提出一種肌肉協(xié)同綜合評價（Synergy Comprehensive Assessment, SCA）模型對全體受試者步態(tài)運動功能進行定量評估。
　　本文詳細分析了腦癱患兒肌肉協(xié)同與健康受試者的差異。通過對比分析發(fā)現(xiàn)，相比于健康兒童，腦癱患兒的肌肉協(xié)同與健康成人的肌肉協(xié)同的差異更大，包括減

4、少的肌肉協(xié)同數(shù)量、變化了的肌肉協(xié)同結(jié)構(gòu)、每個受試者雙腿肌肉協(xié)同對稱性水平。我們提出的SCA評價模型不僅能定量分析肌肉協(xié)同在這幾方面的變化，還能有效地定量評估肌肉協(xié)同異常。研究結(jié)果顯示，腦癱組的某些肌肉協(xié)同和控制組是一致的，而其他肌肉協(xié)同則是腦癱組所特有的。當SCA模型應(yīng)用于具體數(shù)據(jù)時發(fā)現(xiàn)，該模型能有效地對受試者肌肉協(xié)同進行量化評估，CP患者SCA評分顯著低于對照組(p＜0.001)。肌肉協(xié)同數(shù)量或雙腿對稱性的減少和結(jié)構(gòu)的改變表征著腦癱患