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1、百家论坛表面肌电的信号分析及在体育科研中的应用SignalAnalysisofElectromyogramandItsApplicationinSportScientificResearch李卓LIZhuo摘要:表面肌电的信号检测是一种无创电检测方法,其信号的检测分析在临床诊断、康复医学及运动医学中具有重要意义。本文主要介绍了表面肌电信号的分析处理方法及其在国内外体育科研领域中的应用研究现状。关键词:表面肌电;信号分析;应用研究Abstract:ThedetectiononsignalofEMGisanon-invasivemethod,whic
2、hhasgreatimportanceinclinicaldiagnosis,rehabilitationandsportmedicine.ThispapermainlyintroducesthemethodofanalyzingonsignalofEMGanditsapplicationinsportscientificresearchathomeandabroad.Keywords:EMGKsignalanalysisKapplication中图分类号:G804.7文献标识码:A文章编号:1005-0256(2006)03-0031-031s
3、EMG[14]进行的强弱变化。其计算公式如下:表面肌电信号(surfaceelectromyographicsignal,sEMG信t+T号)是从皮肤表面通过电极引导、放大、显示和记录下来的神经肌iEMG=∫
4、EMG(t)
5、/dt[1]肉系统活动时的生物电信号,信号形态具有较大的随机性和不t[2]RMS和iEMG一样也可在时间维度上反映sEMG信号振幅稳定性。研究表明,sEMG信号来自大脑皮层运动区,形成于外[1,3,4]的变化特征,而RMS又取决于肌肉负荷性因素和肌肉本身生周肌肉众多运动单位的生物电活动在时间和空间上的总合。[11]信号的振幅、
6、频率和复杂度等线形、非线性特征的变化取决于中理、生化过程之间的内在联系,它不能反映肌电信号的细节变[14][5,6]化。其计算公式如下:枢神经系统的肌肉运动控制策略、肌肉活动水平和肌肉功能[5,7][8][9]t+T状态等生理性因素,以及探测电极的放置位置体表温度、21/2[10][1,5]RMS=(1/T∫EMG(t)dt)皮下脂肪厚度和负荷方式等测量性因素的共同作用。由于tsEMG信号与肌肉的功能状态和活动状态之间存在着不同程度平均振幅(MA)反映肌肉电信号的强度,与参与的运动单位的关联性,因而能够在一定程度上反映神经肌肉的活动,同时[14]
7、[3]数目及放电频率同步化程度有关。sEMG兼备无创性、实时性、操作简单等优点,因而在临床医学在频域分析方面,主要的分析方法是对sEMG信号进行快的神经肌肉疾病诊断,人机功效学领域肌肉工作的功效学分析,速傅立叶转换(FFT),获得sEMG信号的频谱或功率谱。它们可反康复医学领域的肌肉功能评价,以及体育科学中的疲劳评定,运动映sEMG的信号在不同频率分量的变化,所以能够较好的在频[11]技术合理性分析,无氧阈值的预测方面均有重要的实用价值。[11]率维度上反映sEMG的变化。与时域指标相比,频域指标有如2sEMG信号的分析指标[14]2.1时、频域
8、分析下几种优势:(1)在肌肉疲劳过程中均呈明显的直线递减型变[1,2]化,而时域指标的变化则有较大的变异。(2)频域指标时间序列曲目前,sEMG信号分析主要集中在时、频分析两个领域。[13]时域分析是将肌电信号看作时间的函数,用来刻画时间序列信号的振幅特征,主要包括积分肌电值(iEMG)、均方根值(RMS)、平均振幅(MA)等。积分肌电是指所得肌电信号经整流滤作者简介:李卓(1980-),女,天津人,研究生,研究方向:运动人体科学。波求单位时间内曲线下面积的总和,它可反映肌电信号随时间作者单位:首都体育学院,北京100088CapitalInst
9、ituteofPhysicalEducation,Beijing100088,China.体育科技文献通报31第14卷第3期2006年3月百家论坛线的斜率不受皮下脂肪厚度和肢体围度的影响,而时域指标则进行替拉弧圈球训练时握拍上肢主要做功肌肉表面肌电信号进易受影响。(3)频域指标时间序列曲线的斜率与负荷持续时间明行分析,结果显示频域指标MPF和MF可较敏感的反映乒乓球显相关,而时域指标的相关不明显。虽然频域指标和时域指标比[18]训练上肢肌肉功能状况,而RMS值变化趋势不稳定。蔡明明起来具备一定的优势,但是快速傅立叶变换自身存在一定的缺等报道,应用
10、表面肌电图评定优秀竞走运动员20km训练中的肌陷,它需要有肌电信号在全时域的信息综合分析,信号在某一时肉工作情况,结果显示AEMG和MP
