神經(jīng)肌肉電刺激下小腿肌肉的電學(xué)特性研究*

孫 博 Panji Nursetia Darma 張全成 姚佳烽

（1）西安理工大學(xué)機(jī)械與精密儀器工程學(xué)院，西安 710048；2）Department of Mechanical Engineering, Chiba University, Chiba263-0022,Japan；3）西安石油大學(xué)體育系，西安 710065；4）南京航空航天大學(xué)機(jī)電學(xué)院，南京 210016）

通常，測量評估NMES 對肌肉的訓(xùn)練效果有以 下 方 法 。 a. 表 面 肌 電 圖 （surface electromyography，sEMG）作為一種“被動”測量方法，其基本原理是記錄電極下方人體骨骼肌中運動單位電位產(chǎn)生的肌電信號。sEMG的時頻特性定量地反映了肌肉的功能狀態(tài)、肌肉群的協(xié)調(diào)性和肌肉的力量［6］。sEMG方法已經(jīng)應(yīng)用于許多領(lǐng)域，包括手勢識別以及踩踏或步行分析［7-9］。b. 計算機(jī)斷層掃描（computed tomography，CT）、磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI） 和超聲成像（ultrasonic imaging，UI）。CT具有很好的肌肉形狀圖像分辨率，能夠準(zhǔn)確、清晰地區(qū)分人小腿成像中的肌肉、脂肪和骨骼。MRI是使用氧合［10］或收縮成像［11］提供肌肉結(jié)構(gòu)和功能信息的工具。MRI 能夠準(zhǔn)確反映NMES 對肌肉的訓(xùn)練效果［12］。UI 用于檢測肌肉厚度、肌肉纖維羽狀角和肌肉束活動的變化，已經(jīng)被廣泛用于研究肌肉的生理特性［13］。

然而，NMES訓(xùn)練對肌肉效果的監(jiān)測所有常規(guī)檢測方法都有缺點。sEMG受到“噪音”的過度影響，無法專注于感應(yīng)特定肌肉的募集［14］。長期且定期進(jìn)行高強度阻力訓(xùn)練會增加人體骨骼肌的橫截面積，肌肉會發(fā)生明顯的形態(tài)學(xué)變化。因此，傳統(tǒng)成像檢測方法能夠通過對肌肉形態(tài)學(xué)變化的檢測來評估NMES訓(xùn)練對肌肉的效果，但傳統(tǒng)成像檢測方法設(shè)備體積較大無法攜帶，且價格高昂，無法實現(xiàn)在家或者床旁的長期監(jiān)測。然而，NMES下人體肌肉人體骨骼肌的電特性分布會發(fā)生了變化［15］，在這種情況下，我們……