1、三维运动分析与表面肌电三维运动分析与表面肌电应用进展应用进展刘卉刘卉北京体育大学北京体育大学 讲座提纲讲座提纲表面肌表面肌电概述电概述三维运动三维运动学概述学概述表面肌表面肌电应用电应用三维运动三维运动学应用学应用表面肌电概述表面肌电概述 什么是肌电图（什么是肌电图（Electromyography，EMG） 肌肌电采集方法电采集方法 表面肌电信号采集与处理表面肌电信号采集与处理 肌电指标与意义肌电指标与意义肌电图肌电图（Electromyography，EMG） 记录、处理和分析肌肉动作电位（肌电信记录、处理和分析肌肉动作电位（肌电信号）的方法号）的方法完成侧切动作时支撑腿胫骨前肌的原始肌电
2、信号 (mV)-5.0-2.50.02.55.00.00.20.40.60.81.01.21.4Time (sec)肌电采集方法肌电采集方法 针电极针电极 可可采集深层次肌肉的肌电信号采集深层次肌肉的肌电信号 表面电极（表面电极（surface EMG，sEMG） 采集浅表肌肉的肌电信号采集浅表肌肉的肌电信号 有线测量有线测量 无线遥测无线遥测表表面肌电信号采集与处理面肌电信号采集与处理 肌肌电信号采集电信号采集 皮肤准备皮肤准备 放置电极放置电极 连接设备连接设备 检查信号检查信号 记录信号记录信号肌电信号肌电信号处理处理 带通滤波（带通滤波（bandpass） 10-500Hz 翻正（翻正
3、（rectification） 平滑（平滑（smoothing） 线性包络（线性包络（linear envelope） 移动平均（移动平均（moving average） 均方均方根（根（root-mean-square） 一般化（一般化（normalization） 最大等长收缩（最大等长收缩（maximum voluntary contraction，MVC） 时间一般化（时间一般化（time normalization）肌电指标与意义肌电指标与意义 激活状态（激活状态（onset/offset） 神经传导速度神经传导速度 肌肉激活顺序肌肉激活顺序 肌肉激活持续时间肌肉激活持续时间肌电指标
4、与意义肌电指标与意义 激活程度激活程度Linear Enveloped EMG of Anterior Tibialis in Side Cutting (mV) 0.00.51.01.50.00.20.40.60.81.01.21.4Time (sec)Low-pass = 6 Hz肌电指标与意义肌电指标与意义 肌肌电信号功率谱左移电信号功率谱左移 平均频率（平均频率（Mean Power Frequency，MPF） 中位中位频率（频率（Median Frequency，MF） 同等负荷下肌肉激活程度增加同等负荷下肌肉激活程度增加 均方均方根振幅（根振幅（Mean Root Square，
5、RMS）肌肉疲劳的判定肌肉疲劳的判定肌肉疲劳的判定肌肉疲劳的判定Power of Band-passed EMG of Biceps in an Isometric Contraction with a Constant External Load (1 sec window)Frequency (Hz)Before ExerciseAfter Exercise肌电指标与意义肌电指标与意义 肌肉收缩力肌肉收缩力表表面肌电应用面肌电应用EMG分析可回答的问题分析可回答的问题1、肌肉激活了吗？、肌肉激活了吗？ 观察原始肌电信号观察原始肌电信号 了解维持某个姿势时动员的肌肉了解维持某个姿势时动员的肌
6、肉 了解肌肉是否张力过高（肌肉痉挛）了解肌肉是否张力过高（肌肉痉挛） 肌肉在人体动作不需要时会适时放松肌肉在人体动作不需要时会适时放松正常人背部肌肉和正常人背部肌肉和臀大肌在体前屈动臀大肌在体前屈动作中会有放松状态，作中会有放松状态，股后肌群则持续收股后肌群则持续收缩。但下腰痛病人缩。但下腰痛病人则可能没有放松状则可能没有放松状态。态。表表面肌电应用面肌电应用EMG分析可回答的问题分析可回答的问题2、肌肉激活肌肉激活了多少？了多少？ 根据原始肌电幅值对肌肉的激活程度进行定性根据原始肌电幅值对肌肉的激活程度进行定性比较比较表表面肌电应用面肌电应用EMG分析可回答的问题分析可回答的问题3、肌肉何时
7、激活或放松？、肌肉何时激活或放松？ 确定肌肉激活和放松时间确定肌肉激活和放松时间射箭动作技术研究肱二头肌肱二头肌肱三头肌肱三头肌射箭肌电研究射箭肌电研究指屈肌指屈肌指伸肌指伸肌表表面肌电应用面肌电应用EMG分析可回答的问题分析可回答的问题3、肌肉激活程度是多少？、肌肉激活程度是多少？ 对肌电指标进行一般化处理，并进行定量计算对肌电指标进行一般化处理，并进行定量计算8块下肢肌肉在完成仰块下肢肌肉在完成仰卧蹬腿动作中的激活卧蹬腿动作中的激活程度，以程度，以%MVC表示。表示。表表面肌电应用面肌电应用EMG分析可回答的问题分析可回答的问题4、肌肉是否疲劳？、肌肉是否疲劳？ 对慢性运动损伤的研究对慢性
8、运动损伤的研究 对力量训练效果的研究对力量训练效果的研究 人机配合效果研究人机配合效果研究评价肌肉疲劳评价肌肉疲劳三维运动学概述三维运动学概述 三维运动分析技术的发展三维运动分析技术的发展 三维坐标的计算方法三维坐标的计算方法 三维图像拍摄方法三维图像拍摄方法 三维图像拍摄速度三维图像拍摄速度 三维数据采集方法三维数据采集方法三维运动学概述三维运动学概述 三维运动学分析指标三维运动学分析指标 位置位置 位移位移 角度角度 速度速度三维运动学分析的应用三维运动学分析的应用 人体动作描述与评价人体动作描述与评价 提高运动成绩提高运动成绩 预防运动损伤预防运动损伤 运动系统伤病评价与分析运动系统伤病
9、评价与分析 制定康复方案制定康复方案 评价康复效果评价康复效果三维运动学分析应用举例三维运动学分析应用举例 撑竿跳高过高动作的三维运动学分析撑竿跳高过高动作的三维运动学分析 蹦蹦床技术的三维运动学分析床技术的三维运动学分析 花样滑冰难度动作的三维运动学分析花样滑冰难度动作的三维运动学分析 三维运动学分析应用举例三维运动学分析应用举例 损伤危险动作研究损伤危险动作研究 跳跃落地跳跃落地 急急停起跳停起跳 急停变急停变向向 疾速跑疾速跑 损伤危险人群的步态（走、跑）损伤危险人群的步态（走、跑）三维运动学分析应用举例三维运动学分析应用举例 人体基本动作或能力的评价（康复效果评价）人体基本动作或能力的评价（康复效果评价） 步态步态 平衡稳定性平衡稳定性 跌倒跌倒 上下楼梯上下楼梯 工作操作（握、举、抬、推、拉、工作操作（握、举、抬、推、拉、 放下、搬运，等）放下、搬运，等）
