从肌电到肌肉收缩性头痛,肌肉内部又有哪些生理活动

先给一个肌电控制的定义:提取肌电信号可用信息应用至外界控制的技术 生物学中,动作电位引发肌肉收缩,用肌电信号控制灵巧手应该属于仿生学的范畴。 表面肌电信号是电极所接触到的肌肤表皮下动作电位的总和(经皮脂、溶液传导)。 从模式识别的观点来看,肌电信号所在的特征空间可以无穷维的,所以理论上,对于有限的模式(静态手势、动态手势、连贯的操作动作与动作意图……),只要样本数据足够、算法得当,都是可以识别的或者分开的。 所以我们可以使用肌电信号进行收缩模式、强度(底层)和抓取动作等多目标的判断。 挑战: 1.肌电信号微弱性 2.随机性 3.信噪比低
灵巧手代表:Stanford/JPL Utah/MIT NASA Robonaut DLR hand 特点:多自由度、多传感器、高集成化及小型化、欠驱动 驱动方式:腱驱动、连杆、液体驱动器、连杆交叉腱、耦合连杆 欠驱动系统:系统的独立控制变量个数小于系统自由度个数的一类非线性系统,在节约能量、降低造价、减轻重量、增强系统灵活度等方面都较完全驱动系统优越,简单的说就是输入比要控制的量少的系统。 欠驱动系统结构简单,便于进行整体的动力学分析和试验。同时由于系统的高度非线性、参数摄动、多目标控制要求及控制量受限等原因,欠驱动系统又足够复杂,便于研究和验证各种算法的有效性。当驱动器故障时,可能使完全驱动系统成为欠驱动系统,欠驱动控制算法可以起到容错控制的作用。从控制理论的角度看,欠驱动系统控制输入的限制是具有挑战性的控制问题,研究欠驱动机械系统的控制问题有助于非完整约束系统控制理论的发展。桥式吊车、Pendubot (Pendulum Robot)、Acrobot (Acrobat Robot)、倒立摆系统都是典型的欠驱动系统。
肌电控制方法综述 原理: 中枢神经系统通过运动单位(motor units,MUs)的募集(运动单位由小到大渐次兴奋的过程)和发放率(单位时间内运动单位的兴奋次数)等控制肌肉收缩力的大小和变化速度。 肌电信号是一维时间序列信号,发源于中枢神经脊髓中的运动神经元,是电极所接触到的许多运动单元发放的动作电位(action potentials,APs)的总和。 因此,肌电信号包含了肌肉收缩模式及强度信息,可以作为控制信息源。(这是一种前馈控制,如何考虑引入反馈控制,力信息与力反馈) 发展历程: 1.基于阈值决策&&&
采用肌电信号的双态幅值及包络解调方法:肌电信号经过校正,滤波及调制后,对于肌肉的一次收缩活动,对应产生一个信号峰值,通过峰值与阈值大小的比较,输出假手抓握或者伸展动作。 关键技术:幅值调制 2.基于幅值编码 将肌电信号的三态模式按照时序进行编码输出。具体的肌电控制语言由三位编码组成,(a1(t),a2(t),a3(t)) ai(t)属于{0,1,2}& 每一位可以使用肌电信号幅值的三个态“1”“2”“0”表示(通过肌电收缩幅度的大小实现“1”和“2”,“0”代表无肌肉活动)它们组合起来对应各种假手抓取模式及抓取力度。 每次肌肉收缩的检测依靠对肌电信号的非高斯性评估(倾斜度、峭度),并随即进行特定时间窗口内的滤波(去除干扰噪声),以确定信号幅度峰值强度是“1”或“2”。编码语言的全部三位采集完毕后假手即作出规定动作(应该是映射表),其位置/力控制采用一种底层的顺应性控制方法。 3.分层控制决策 由先进的信号调制及模式识别算法识别出肌肉残肢端进行的手部抓取模式,而底层控制器实现假手对物体的稳定抓取。 例子: a.德国采用一种基于转换信号及控制信号相结合的假手控制方法,通过处理处理转换信号得到肌电模式信息,再通过处理控制信号得到各手指控制信息(速度/力的比例控制) b.英国南安普顿大学对Southampton Hand的控制有类似结构:用户使用普通的双态控制模式实现假手对物体的抓取,而采取微处理器及传感系统获取抓取有关的祖国反馈信息,从而实现抓取的自律及抓取力的分配。“灵巧手适应性操作流程”为:预置、接触、保持、挤压及放松5个状态,各个状态之间的转换依靠单一肌肉的收缩及伸展来实现 c.加拿大使用不同动作模式发起时240ms时间内的肌电信号的时域特征(过零点数,平均绝对值等),利用人工神经网络多层感知器作为分类器能够识别4中不同的肌肉收缩模式。但其缺点在于假手的抓取模式及运动控制仍需要人眼的视觉反馈。 混合型控制方法:如果将b和c的方法结合起来,利用c确定b中的抓取模式判定,然后采取适应性操作流程,抓取性能将改善。 4.基于模式识别算法 人体-&有效肌电采集-&特征提取-&特征分类-&灵巧手控制器 有效肌电采集:原始肌电信号的调制(过滤、放大)以及肌肉收缩发起的可靠性检测(依据肌肉收缩肌电信号幅值、统计学特性的变化等),而特征提取(特征生成及降维)以及分类算法(识别及回归) & 参考杨大鹏博士论文《仿人型假手多运动模式的肌电控制研究》
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目的 根据检测的人体上肢表面肌电信号,研究日常生活活动中男性、女性和左右上肢肌肉功能状态的差异性。方法 对20 个被试者的三角肌中部、肱二头肌、肱三头肌、掌长肌和指伸肌五块肌肉进行肌电采集,每个动作重复3 次,采用统计处理分析软件SPSS 14.0 对时域特征参数平均振幅和积分肌电进行数据处理。结果 女性的数值大于男性的数值;左上肢的数值大于右上肢的数值,经t 检验知,左右上肢不存在无显著性差异...
信号(如ECG、EEG、EMG)的电极。体表电极,应满足如下要求:电极电位稳定;阻抗小;安放容易且不易脱落;不易产生运动伪迹;可长期监测;无毒安全、对人体刺激要小。临床上常用的体表电极临床上常用的体表电极种类繁多、形状多样,常见的有金属板电极、Ag/Agcl电极等。不锈钢、铂或镀金(银)的圆盘电极常用于肌电和脑电的记录。柔性电极可适应体表外形的变化,可减少运动伪迹,常用的是柔性银丝电极,它的制作方法很简单...
动态肌电扫描信号发生器的研制...
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摘要: 为了能实时观测患者患肢肌肉生物电活动随时间变化的图形,帮助医生评价患者肌肉及其控制系统的功能,设计开发了一种基于C单片机的肌电信号数据采集仪.提出将电极采样获得的肌电信号经滤波、放大后再经C单片机发送液晶屏,实时显示多通道或单通道肌电波形、并通过USB接口与上位机进行信息传输.测试证明该仪器具有一定的实用性....
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皮肤表层的角质,帮助更深层的清洁面部肌肤,使得被堵塞的毛孔得到清洁。把肌肤里面的污垢全面清除干净。
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磁头(大饼型或8字型)放在特定部位的头皮上,调节合适的频率,强度等参数进行刺激,在相应的效应器记录刺激颅脑的及时反应,分析结果,得出结论,撰写报告。”
& &其次,《全国医疗服务价格项目规范》定义了“经颅重复磁刺激治疗(rTMS)”。内容为:“用于特定疾病的中枢治疗。在胫前肌或小指展肌安置记录表面电极,地线置于踝部,对侧额叶皮层刺激,观察肌肉动作电位波形,判断运动阈值。据此判断最佳...
校有参与过。但是实际难度挺大的。国内有一家做这个的,叫做诺亦腾。 用TI的AD1298 做肌电控制,脑电控制。 网上叫OpenBCI 。但是买他们的模块太贵,可以自己DIY一个,就是算法需要自己弄。 加速度传感器+地磁传感器等等,需要九轴数据融合,实现一个室内定位的效果,可以实时画出室内行走的轨迹和显示相对起点的坐标数据。
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据悉,“呼吸电子皮肤”由新材料科学研究团队与日本东京大学共同研制,能够贴在皮肤上使用1周左右,且皮肤不会发炎。在其表面附着触摸、温度及肌电传感器,还能测量体温及心跳。随着可携带电子产品的发展,对健康监控装置的研究也日渐增多,这种电子皮肤可用于健康监控装置。
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生理测量系列传感器
大家需要更详细的可以加个QQ: . 李‘S...
。人体的运动,其根本原理是肌肉纤维在神经系统发出的电信号的刺激下收缩产生的,通过监测这些主要肌肉的收缩情况,可以比较精确的识别出手部的运动,以此来检测和区分出各个手势。简化到手势来说,我们的手指、手掌、手腕的运动,在宏观上是由前臂内的多个伸肌和屈肌组合控制产生的。这种刺激是由中枢神经系统传递到运动肌肉纤维的电命令产生的,这种电信号,在生物上称为肌肉电流信号。肌肉电流信号,可以穿过肌肉,皮下脂肪...
OB3330XCP做60WLED驱动电源电流出现误差±10% 查不到OB3330XCP这个型号的芯片。
另外,从电原理图中看,此电路并不能实现恒流。 [quote][size=2][url=forum.php?mod=redirect&goto=findpost&pid=2075109&ptid=501879][color=#999999]maychang 发表于...
可以让MSP430FR5969采集”,可以看下这位坛友的帖子http://bbs..cn/thread--1.html
哦 我是用来采表面肌电的~现在前端的模拟电路已经有了~那个帖子我看过,非常感谢你!...
(5)。外围电路设计得相对简单,但要想产品功能和性能得到更大提高,软件设计是关键,特别是一些算法的设计处理,跟产品设计的成功有这密切关系。本设计所用到的算法有:心电信号低通滤波,高通滤波,带通滤波,带阻滤波,平衡滤波,抗基线漂移滤波算法,抗肌电干扰滤波算法,心率技术处理算法等。借助MATLAB数学软件来进行数字信号处理和算法设计是一种高效的方法。
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动物的运动有哪些方式?以骨骼肌为例阐明肌肉收缩的机理.动物的运动有哪些方式
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肌肉收缩的三种形式肌肉对单个刺激发生的机械反应称为单收缩.根据肌肉收缩时肌长度和肌张力的变化, 可将肌肉收缩分为三种形式. 1、缩短收缩(向心收缩) 特点:张力大于外加阻力,肌长度缩短. 作用:是肌肉运动的主要形式,是实现动力性运动的基础(如挥臂、高抬腿等). (1)等张收缩 外加阻力恒定,当张力发展到足以克服外加阻力后,张力不再发生变化.但在不同的关节角度时,肌肉收缩产生的张力则有所不同.在关节运动的整个范围内,肌肉用力最大的一点称为“顶点”.在此关节角度下,骨杠杆效率最差. 如:推举杠铃, 关节角度在120°时肱二头肌收缩张力最大,关节角度在30°时肱二头肌收缩张力最小. 最大等长收缩时,只有在“顶点”即骨杠杆效率最差的关节角度下,肌肉才有可能达到最大收缩.而在其他关节角度下,肌肉收缩均小于自身最大力量. 在整个关节活动的范围内,肌肉做等张收缩时所产生的张力往往不是肌肉的最大张力. (2)等动收缩 在整个关节活动范围内,肌肉以恒定速度进行的最大用力收缩.但器械阻力不恒定. 等动练习器: 在离心制动器上连一条尼龙绳,由于离心制动作用,扯动绳子越快,器械产生的阻力就越大. 特点:器械产生的阻力与肌肉用力的大小相适应. 等动收缩的优点: 外加阻力能随关节活动的变化而精确地进行调整,使肌肉在整个关节活动范围内都能产生最大的肌张力. 2、拉长收缩(离心收缩) 特点:张力小于外加阻力,肌长度拉长. 作用:缓冲、制动、减速、克服重力. 如:蹲起运动、下坡跑、下楼梯、从高处跳落等动作,相关肌群做离心收缩可避免运动损伤. 3、等长收缩 特点:张力等于外加阻力,肌长度不变. 作用:支持、固定、维持某种身体姿势.其固定功能还可为其他关节的运动创造适宜条件. 如:站立、悬垂、支撑等动作. 4、三种收缩形式的比较 (1)力量:收缩速度相同情况下,离心收缩产生的张力最大.(比向心收缩大50%,比等长收缩大25%) (2)代谢:输出功率时,离心收缩能量消耗低,耗氧量少. (3)肌肉酸痛:离心收缩疼痛最显著,等长收缩次之,向心收缩最轻.肌收缩 肌肉对刺激所产生的收缩反应现象.狭义来说,是指脊椎动物骨骼肌靠传播性活动电位而发生的收缩.单一的活动电位产生单收缩,反复活动电位产生强直收缩.不通过活动电位的肌肉收缩多数情况是由于非传布性的去极化而产生的,去极化如只限于局部肌肉,且为短暂性的,称为局部收缩.去极化如在肌肉全部而且是持续性的,则称为拘性收缩.在平滑肌等所见到的持续性收缩一般称为痉挛,但很多仍然是伴随着反复活动电位或是持续性去极化.可是在双壳贝的闭壳肌等所看到的持续性收缩并没有电位的变化,这种收缩是出于闸式结构.肌肉收缩的记录大致可有两种情况:一种是在重量负荷下记录肌肉缩短时的长度变化――等张收缩.另一种是记录肌肉长度保持一定时的张力变化的等长收缩. 一、骨骼肌细胞的微细结构
粗肌丝 :肌球蛋白
1.肌原纤维:
原肌球蛋白
肌钙蛋白2.肌管系统
横管系统(T管)
(L管)二、肌肉的特性1、肌肉的物理特性 ① 伸展性:肌肉在外力作用下可被拉长,为肌肉的伸展性. ② 弹性:当外力消失时,肌肉又恢复到原来形状,为肌肉的弹性. ③ 粘滞性:肌肉活动时由于肌肉内部各蛋白分子相互摩擦产生的内部阻力为肌肉的粘滞性.肌肉的物理特性受温度的影响.当肌肉温度升高时,肌肉的粘滞性下降,伸展性和弹性增加.2、肌肉的生理特性①兴奋性:肌肉具有对刺激发生反应兴奋的能力.②收缩性三、细胞的生物电现象1. 细胞的兴奋性;兴奋2. 单一细胞的跨膜静息电位和动作电位
①静息电位:(1)概念:(内负外正)(2)极化、超极化、去极化(除极化)及复极化的概念
②动作电位:(1)概念:(跨膜出现短暂可逆的电位变化)(2)产生时的电变化;(3)波形的特点(锋电位、负后电位、正后电位);(4)产生的意义;(5)特点3.生物电现象的产生机制① K+平衡电位:产生的条件和产生机制② 锋电位和Na+平衡电位: 产生的条件和产生机制
③ Na+通道的失活和膜电位的复极 (1)绝对不应期和相对不应期(2)Na+泵的作用4. 动作电位的引起和它在同一细胞上的传导 (一)阈电位和锋电位的引起1.阈电位的概念2.阈电位现象的原因3.阈强度、阈刺激、阈下刺激(二)局部兴奋及其特性(三)兴奋在同一细胞上的传导机制
1.局部电流学说
2.有髓神经纤维的跳跃式传导四、 肌细胞的收缩功能1、 神经-骨骼肌接头处的兴奋传递 神经-骨骼肌接头结构;兴奋传递过程;终板电位的特点;兴奋传递的特点2、 运动单位的组成3、 运动单位的动员(4)骨骼肌收缩的分子机制
滑行学说及其主要内容 2.
收缩过程的分子机制 ①粗肌丝的结构及横桥的特性②肌丝滑行的机制③细肌丝的结构
五、肌肉的收缩形式与力学特征 1.缩短收缩、拉长收缩和等长收缩缩短收缩:缩短收缩是指肌肉收缩所产生的张力大于外加的阻力时,肌肉缩短,并牵引骨杠杆做相向运动的一种收缩形式.依据整个关节运动范围肌肉张力与负荷的关系,缩短收缩又可分非等动收缩和等动收缩两种.拉长收缩:当肌肉收缩所产生的张力小于外力时,肌肉积极收缩但被拉长,这种收缩形式称拉长收缩,又称离心收缩.等长收缩:当肌肉收缩产生的张力等于外力时,肌肉积极收缩但长度不变,这种收缩形式称等长收缩.2.肌肉收缩的力学特征(一)后负荷对肌肉收缩的影响——张力与速度关系
后负荷:后负荷是肌肉收缩开始之后所遇到的负荷.
力-速度曲线:固定前负荷不变,让肌肉在不同的后负荷条件下进行等张收缩.把肌肉所产生的张力和缩短初速度绘成坐标曲线.(二)前负荷对肌肉收缩的影响—张力与长度关系:见课本图2-15
前负荷:是肌肉收缩开始前加上的负荷.六、肌纤维类型与运动能力1.人类肌纤维类型的类型
依据收缩机能将骨骼肌纤维分为“慢肌”和“快肌”两种类型的观点.这一分类方法通常只适用于区别动物骨骼肌纤维类型,而不完全适合于区别人类的骨骼肌纤维类型.(1)根据组织化学染色法依据具有不同酶活性的肌原纤维ATP酶在各种不同pH环境中预孵育时染色程度的差异,可将骨骼肌纤维划分为Ⅰ型Ⅱ型,以及Ⅰc、 Ⅱa、Ⅱb、Ⅱc、Ⅱac和Ⅱab六种亚型.其中,Ⅱc型纤维被认为是一种未分化的较原始的肌纤维.(2)根据肌纤维代谢特征把骨骼肌纤维分为慢缩强氧化型、快缩强氧化酵解型和快缩强酵解型三种类型2.两类肌纤维的形态、代谢和生理特征形态特征
形态特征包括以下三个方面:
①结构特征; ②神经支配;③肌纤维面积.代谢特征:① 代谢底物;② 代谢酶活性3、生理特征①收缩速度:肌肉中快肌纤维百分比较高者,其收缩速度也较快.
②收缩力量:肌肉收缩力大小取决于肌肉的横断面积并受肌纤维类型等因素影响,多数研究认为动物快肌收缩力量明显大于慢肌.
③ 抗疲劳性:动物和人体实验均证明,慢肌纤维的抗疲劳能力较快肌强,故快肌纤维较慢肌纤维更易疲劳.3.不同类型肌纤维的分布(1)肌纤维类型的百分组成.(2)骨骼肌纤维功能上的分布现象(3)骨骼肌纤维类型的性别差异.(4)骨骼肌纤维类型组成的年龄变化.(5)遗传因素对骨骼肌纤维类型分布的影响.4.肌肉中感受器的结构和功能(1)肌梭的结构与功能;脊髓前角的描述;感受装置结构和功能的描述;γ运动纤维的作用;反馈信息的传递(2)腱梭的结构与功能;感受装置结构;反馈信息的传递七、肌肉的结缔组织1、肌肉结缔组织的组成:胶原是结缔组织最主要成分,以胶原纤维形式存在.2.运动对肌肉结缔组织的影响3.解释:快速下蹲比缓慢下蹲起跳和“挺胸带臂”比“停胸带臂”用力效果好的原因.4. 运动对肌肉结缔组织的影响
①长期运动可提高肌腱的抗张力量和抗断裂力量.②长期运动可使肌中结缔组织肥大.八、肌电图的应用1、肌电的引导
表面电极所引导的是整块肌肉的综合电活动,它具有操作简便,无损伤和无痛苦等优点,被广泛应用于体育科学研究,缺点是不能记录深层肌肉电活动.2、正常肌电图
正常肌肉在完全松弛情况下不出现电活动,引导电极插入肌肉后,在记录仪上仅描记出一条平稳的基线.运动单位电位的波幅代表放电的强度,其大小取决于兴奋的运动单位大小或活动肌纤维数目.3、肌电图的应用
①利用肌电图分析技术动作,了解完成该项动作的主要肌群,及其用力程度和顺序,为体育教学与训练提供依据.
②利用肌电图解决体育基础学科(如运动生理学、运动解剖学、运动生物力学和运动医学)中某些理论与实践问题.
③利用肌电图了解训练对神经肌肉的影响,为评定运动员训练水平提供依据
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日常生活告诉我们:尽管两个人的体重差不多,但他们的肌肉力量可能会相差很大。即使是同一个人,在不同的运动和生理状态下,肌肉的收缩力也会发生很大的变化。这是什么原因呢?这是因为肌肉的收缩力受到多种因素的影响,其中最重要的有以下几个方面: 一、肌纤维的生理横截面 一个人的肌纤维的生理的直径越粉,他的肌肉一长得就越粗牢,因而肌肉收缩时产生的力量也就越大。通过系统的体育锻炫,肌纤维可以不断增相,收缩力能不断增大。这是因为体育锻炼能使全身更多的肌肉参与活动。肌肉在收缩时,需要消耗大量的能量,这就需要大大增加肌肉中毛细血管的开放程度,从而改善了肌肉中的血液循环,加强肌纤维的营养供应,使肌纤维逐渐变粗。一个健康的年轻人经过半年时间的力量训练,他的肌肉收缩力能够增大50%以上。 二、肌肉收缩前的长度 肌肉收缩力的大小不仅与其粗细有关,而且还与其收缩前的长度有关。一般地说,肌纤维愈长,收缩时产生的力量也愈大。当然,对于某一特定的肌肉来说,肌纤维的长...&
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阿霉素(Adriamycill,ADM)是近年来用于抗恶于含Tyrod。液(35C,pH 7.4)的恒温浴槽中口标本性肿瘤的葱环类抗生素.由于其抗瘤谱广,疗效高,以1 Hz,3m、,12。%阂电压的方波驱动。微电极用在临床应用较广。本品主要不良反应为产公脏毒性。组3 mol/I KCI溶液充灌,动作电位与肌收缩力分别织学研究表明,ADM可致心肌变性坏死。早期临床经不同的放大器输入到示波器,以摄片记录结果。表现为各类心律失常,进一步发展为心力衰竭川。本2结果实验应用细胞内标准微电极技术主要探讨阿霉素对实验分两组进行,每次给药10min后摄片。第豚鼠心室乳头状肌动作电位及收缩力的影响。一组先给J0一5 mol/L ADM,10 min后加5.4 mmol/1材料与方法L Ca汁,10 min后再加l。”mol/L异丙肾上腺素 ADM粉剂由日本国立小儿病院提供。标准微(150);第二组用10一吝mol/L Al〕M重复上述步骤。电极方...&
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作者单位:1浙江省中医院推拿科(杭州上海中医药大学附属岳阳中西医结合医院推拿科(上海200000)骨骼肌损伤在运动及生活中非常常见,治疗方法包括休息、冰敷、热疗、水浴、加压、制动、通过训练机械被动锻炼和药物治疗[1]。传统中医手法治疗是国内应用较为广泛的一种治疗方法[2-3]。骨骼肌失神经支配后,肌肉收缩功能丧失,血液淤积在静脉系统内,组织内动脉血灌流量减少[3]。通过推拿手法可缓解肌肉痉挛,打破这种恶性循环,从而缓解疼痛,并使血液循环得以畅通[4],促进因损伤引起组织的血肿,使水肿吸收,为细胞提供更多的氧气及营养物质,促进新陈代谢,减轻局部刺激,加快炎症消散,促进组织修复[5-6]。1材料与方法1.1实验动物及分组6月龄新西兰兔108只,雄性,体质量约2kg,上海医药工业研究院动物房提供,动物许可证号:SXK沪,单笼,20℃恒温环境饲养,自由饮水。随机分为模型观察组、手法治疗组以及正常对照组各...&
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