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题名协同外推在基于肌电驱动肌骨模型的肌力预测中的应用
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作者
敖迪
李乐
巩泽
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机构
西北工业大学医学研究院
南京医科大学附属江宁医院医工融合实验室
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出处
《医用生物力学》
CAS
CSCD
北大核心
2024年第S01期141-141,共1页
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基金
国家自然科学基金青年科学基金项目,32301090
南京医科大学附属江宁医院医工融合实验室开放课题,JNYYZXKY202318
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文摘
目的基于肌电驱动肌肉骨骼模型的肌力预测需要完整的肌电信号(EMGs)作为输入,然而在实践中采集深层肌群的EMGs存在困难。本研究探讨在该模型框架内,协同外推(Syn X)是否能可靠地填补采集缺失的多通道肌群兴奋度,以实现多速步行时下肢肌力的完整及准确估计。方法收集了两名脑卒中患者多速步行时的运动捕捉、地面作用力以及完整的下肢EMGs。首先,构建了基于完整EMGs的肌电驱动肌骨模型,为后续对比提供“金标准”的肌肉兴奋度和肌力。其次,假设单侧16通道中的8路深层或表面肌群的EMGs缺失,计算基于Syn X的预测结果与“金标准”间的均方根误差(RMSE)和相关系数(r),以衡量形状和幅值相似度。最后,与传统的静态优化(SO)预测结果进行定量比较。结果Syn X预测的肌肉兴奋度与“金标准”在形状(r:0.55)和幅值(RMSE:0.08)上具有高度相似性。相较于SO,Syn X在预测肌肉兴奋度(RMSE:0.08 vs.0.15,r:0.55 vs.0.12)和肌力(RMSE:101.3 N vs.174.4 N,r:0.53 vs.0.07)的精度方面显著提高。此外,基于Syn X的肌电驱动肌骨模型能够还原与“金标准”相近的Hill肌力模型参数。结论Syn X使得在只有8通道表面EMGs情况下,建立下肢全关节肌电驱动肌骨模型成为可能,这将有助于设计个性化的康复干预方案。
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关键词
脑卒中患者
肌群
电驱动
下肢肌力
运动捕捉
深层肌
肌电信号
兴奋度
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分类号
R743.3
[医药卫生—神经病学与精神病学]
R496
[医药卫生—康复医学]
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