题目：不同负荷诱发股四头肌的肌音特征研究

摘 要：肌肉力量是人体运动的基本素质，它与肌肉形态有关。更有赖于肌肉的横断面积大小，测量人体肌肉的形态指标或肌肉的横断面积，推测肌肉力量，并对不同人的肌肉力量进行比较，探索肌肉形态特征与肌肉力量的内在规律，这对运动员训练水平的评估、运动损伤的治疗与康复及科学选拔人材等方面都具有十分重要的意义。
 本文利用PC计算机、声电换能器及高性能的数据采集器构成了数字化肌音检测系统，该系统由高性能的数据采集器完成数据的采集工作。它具有抗干扰能力强、可靠性高、体积小等优点。
本文又从肌肉的发声原理出发，运用声学的研究方法，对股四头肌在不同负荷时，进行肌肉发声的测试、分析、统计，揭示其发声规律和特点，并利用小波包变换的多尺度特性，对检测的肌音信号进行了去噪处理，同时又通过编写的功率谱分析软件，绘制了相应的肌音频谱图。为肌音的分析提供了一个较先进的方法，同时也为肌肉的力量训练、研究提供一种新的测试方法和依据，为我国体育事业及全民健身事业发展提供更完善、更全面的理论依据，为检测肌肉疼痛、扭伤等疾病提供更好的方案。
经过研究分析，可以得出以下结论:
1．采用PC计算机、声电换能器、高性能的数字采集器组成了数字化肌音检测系统，该系统完成了数据的采集任务，它具有抗干扰能力强，可靠性高等优点。它不仅可以用于肌音信号无损检测的实验研究，还可广泛用于其他无损检测或要进行数据采集和分析的场合。
  2．深入研究了小波和小波变换理论，以及多分辨率分解在小波分析中的重要作用。小波变换是一种把信号沿不同的尺度和位置展开的时一频域分析，它具有等Q结构特性，这一特性符合许多物理过程，包括肌音检测信号。所有的小波都可以统一在多分辨率分析这一框架结构中。
3．使用MATLAB7.0编写了肌音检测信号的小波分析与处理软件。MATLAB是一种具有强大的各种工具箱的编程环境，加之快速的编程风格、友好的图形界面，使人们能够避开繁琐的软件编制，集中精力对问题进行研究。它在肌音检测信号小波分析与处理方面是一个非常有用的工具。
  4．在分析肌音检测信号数学模型和小波变换去噪算法的基础上，用MATLAB7.0编写的程序对大量的肌音检测信号进行了实验研究。实验表明，小波分解具有良好的时一频域分析能力，在频带分离、抑制干扰、去除噪声等方面都能取得良好的效果。
5．使用MATLAB7.0编写的肌音检测信号AR功率谱分析软件，并利用所编写的程序对大量的肌音检测信号进行了实验研究，经研究后可以得出以下结论：
1）在等速运动时，股四头肌肌音信号功率谱中主峰值的平均值均随运动负荷的变化呈非线性变化，且在一定的负荷范围内股四头肌肌音信号功率谱中平均值先随负荷的增加而呈上升的趋势，然后随负荷的增加而呈下降的趋势，即在负荷从小到大的变化过程中股四头肌肌音信号功率谱中主峰幅值的平均值将随负荷的增加存在着一个极大值，如图6-4和图6-5所示。这个极大值便是负荷所诱发的肌肉力量的最大值，此最大值所对应的负荷即为诱发肌肉最大力量所必须的最佳负荷。
2）在等速运动时，肌音信号的主峰频率即功率谱的最大谱峰所对应的频率将随负荷的增加显著地向低频转移。
3）在等速运动时，肌音信号有效频率范围（功率值从主频功率下降到505分贝时对应的频率范围）的平均值将随负荷的增加而显著地增加。