论文摘要
军事训练是和平时期军队工作的中心任务之一,尤其是随着对台军事斗争准备的逐步深入和新的《军事训练考核大纲》的实施,部队训练强度逐渐加大,对训练伤的防治提出了更高的要求。目前,各国军队都不同程度的加大了军事训练的强度和难度,导致军事训练伤发生率居高不下,并有逐渐增加的趋势,影响了官兵军事训练的热情,所以军事训练伤的防治成为各国军队研究的重点。我军的军事训练伤发生率在30%～40%,其中以应力性骨折或疲劳性骨折最为常见。应力性骨折可造成严重的非战斗性减员,在各军种的训练伤中研究最多。以胫腓骨、股骨的应力性骨折为主。综合国内外的相关文献报道,下肢应力性骨折发生率为15%～30%。因此,开展对应力性骨折评估的基础研究对提高我军士兵的训练效率和降低训练伤发生率具有重要的实际意义。本文在深入研究国内外关于应力性骨折评估方法的基础上,从应力性骨折的产生机制出发,结合肌肉疲劳、肌肉累积性疲劳的分析方法,运用肌电(electromyogram, EMG)信号的分析处理技术,以兔为实验对象,尝试开展基于肌电信号分析处理方法的下肢胫骨应力性骨折评估的研究。本论文主要进行了以下六方面的研究工作:1.综述了国内外相关研究工作的进展,发射型计算机断层扫描诊断法(emission computed tomography, ECT)是评估应力性骨折的“金标准”,但由于需专用设备,费用较高,不能作为常规检查手段。论证了基于肌电信号分析处理方法的兔下肢胫骨应力性骨折评估的可行性;2.针对肌电信号中工频干扰,采用一种新的变步长最小均方误差法(least mean square,LMS)自适应滤波器算法,设计和实现了自适应陷波器,取得了良好的效果。在对肌电信号进行分析之前,一般要对其进行预处理来消除各种噪声干扰,这对肌电信号的后续处理十分重要。预处理方法得当,随后的分析将更能反映肌电信号所包含的有用信息和本质规律。否则噪声将严重干扰、误导随后的分析和处理。3.设计并开展基于表面肌电的肌肉疲劳分析实验,提取到肌电信号的时域和频域特征,运用幅频联合分析原理(joint analysis of EMG signal spectrum and amplitude, JASA),完成了肌肉疲劳特征分析;4.设计完成基于表面肌电的肌肉累积性疲劳特征分析实验,在基于表面肌电的肌肉疲劳分析实验的基础上,实现了对肌肉累积性疲劳特征的分析;5.运用“金标准”ECT诊断法,建立了兔下肢胫骨应力性骨折模型。将实验兔放于特殊装置内,令其在高压低电流刺激下持续跑跳训练,定期对实验兔进行ECT扫描。由于持续跑跳训练产生的应力反复作用于肌肉和骨骼,造成兔下肢肌肉和骨骼的损伤,最终形成应力性骨折;6.基于兔下肢胫骨应力性骨折模型,尝试使用肌电信号对兔下肢应力性骨折进行评估。应力性骨折发生的主要原因是“肌肉疲劳”,一般认为:持续体育运动,使肌肉疲劳、力量衰竭,吸收各种震荡的作用减弱,进而由于不正常负重导致应力集中于狭小区域而发生骨折。由此,我们可以知道应力性骨折的产生是和肌肉疲劳密切相关的:运动使肌肉疲劳,由于持续性运动使得疲劳得不到一定的恢复,造成疲劳的累积,使得肌肉对骨骼受应力冲击的保护作用被持续减弱,没有了肌肉缓冲保护,骨骼就容易在应力作用下发生应力性骨折。肌电信号的时频、频域特性能够用来评价分析肌肉疲劳、肌肉累积性疲劳,因而我们尝试使用肌电信号来对应力性骨折进行的评价。本论文具有以下创新点:1.国内首次将肌电信号运用于应力性骨折评价的研究;2.不同于以往流行病学研究方法,将多种数字信号处理的理论和方法应用到应力性骨折分析评估中。
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标签：军事训练伤论文; 应力性骨折论文; 疲劳论文; 肌电论文; 自适应滤波论文; 数字信号处理论文; 幅频联合分析论文;