【摘 要】
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肌肉疲劳、肌肉萎缩等骨骼肌功能状态的准确评估在健康生活、体育锻炼、肌肉康复、军事训练等领域具有非常重要的应用,超声因其方便快捷,探测深度深,能直接反映肌肉形态,目前在肌肉研究、疾病诊断、健康检测等领域被广泛使用。本文通过研究仿真模型、树脂仿体、离体肌肉等不同组织超声射频信号与肌肉状态之间的相关性,提出基于超声射频信号分析的肌肉组织状态评价方法,并进行相关的理论研究和实验验证。实验结果表明,本方法具
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肌肉疲劳、肌肉萎缩等骨骼肌功能状态的准确评估在健康生活、体育锻炼、肌肉康复、军事训练等领域具有非常重要的应用,超声因其方便快捷,探测深度深,能直接反映肌肉形态,目前在肌肉研究、疾病诊断、健康检测等领域被广泛使用。本文通过研究仿真模型、树脂仿体、离体肌肉等不同组织超声射频信号与肌肉状态之间的相关性,提出基于超声射频信号分析的肌肉组织状态评价方法,并进行相关的理论研究和实验验证。实验结果表明,本方法具有一定准确性、科学性和可靠性,可以用于评估肌肉状态,为肌肉状态研究提供新的技术路线。本文的主要工作包括:（1）技术路线的总体设计:按照肌肉组织状态的相关研究,确定超声射频信号处理算法,明确后续的验证步骤,并对整个技术路线进行可行性评估。（2）理论研究和仿真实验:根据肌肉组织的相关参数和相关研究,利用有限元仿真平台进行肌肉组织的仿真研究,并得到不同仿真肌肉组织参量的超声射频信号,然后对仿真实验的超声射频信号进行Nakagami模型、功率谱密度、小波变换等统计学分析。仿真实验结果表明,超声射频信号的统计特征与肌肉组织参量之间存在相关性,说明此方法可以对仿真肌肉组织进行有效评估,为后续评估肌肉状态奠定基础。（3）仿体验证实验和肌肉验证实验:根据仿真实验结果,利用超声脉冲信号发射仪、超声探头、声速测量仪、数字示波器等仪器实现对树脂仿体和离体肌肉的超声射频信号的发射和采集。其中树脂仿体由3D打印技术制作而成,然后对其超声射频信号进行Nakagami模型、功率谱密度、小波变换等统计学分析。其结果表明,超声射频信号的统计特征与树脂仿体、肌肉组织参量之间存在相关性,证明仿真实验结论具有一定的科学性和可重复性,证明此方法可以对肌肉组织进行有效评估,能够用于评估肌肉状态。（4）猕猴验证实验:参与“40天猕猴卧床实验”,利用便携式B超采集卧床猕猴腿部肌肉的超声射频信号,该信号携带着肌肉逐渐疲劳萎缩的生理信息,然后对其超声射频信号进行Nakagami模型、功率谱密度、小波变换等统计学分析。其实验结果表明,超声射频信号的统计特征与腿部肌肉参量之间存在相关性。
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