骨骼肌持续运动的声波传输机理及其疲劳评价研究

Skeletal muscle is an important tissue to produce creature dynamics and control motor function, plays a key role in human exercise. Various types of human movement disorders include movement dysfunction, muscle fatigue and muscle diseases are related to the ordering movement process of the corresponding muscle tissue. According to the ordering process of the muscle tissue (heterogeneous complex medium) during the sustained movement of the skeletal muscle, based on the acoustic transmission principles, This applications plan would study the evaluation problem on the muscle sustained movement states and its fatigue with the statistical characteristics of the acoustic effect, such as muscle ultrasonic figure, muscle hardness and some acoustic transmission parameter. Based on the muscle-sound transmission principles of the normal and abnormal muscle tissue, the applicants would reconstruct the muscle-sound position with the muscle acoustic signal tested on the body surface, research the muscle fiber work order to investigate muscle fatigue and pathological characteristics during the muscle sustained movement process, and try to provide an ideal technical approach to evaluate muscle tissue fatigue and movement disorders, and provide a reference to the basic theory of the biological force effective transmission mode.

骨骼肌是人体控制运动机能的生物动力驱动的重要组织，在运动中扮演着重要的角色。人体各类运动障碍、运动功能失调、肌肉疲劳还包括肌肉疾病都与相关肌肉组织的有序化运动过程有关。针对骨骼肌持续运动过程中肌肉组织（各向异性复杂介质）微结构有序化进程，基于声传输机理，研究肌肉超声图、肌肉硬度、声传输参量等信息的声学效应统计特征，尝试对肌肉运动持续过程及肌肉疲劳进行定量评估研究；基于正常及异常肌肉自发声传输机理，利用体表检测的这些肌声信号进行位置重建，研究持续运动中肌肉微结构的肌纤维激励与施力的顺序过程，探讨与之相关的肌肉疲劳与病变特征。为肌肉组织疲劳评估及肌肉疾病诊断提供较为理想的技术途径，同时为生物力的有效传导模式的基础理论研究提供参考。

骨骼肌是控制人体运动机能的重要器官，人体运动障碍、运动功能失调、肌肉疲劳以及肌肉疾病都与相关肌肉组织的微结构变化有关。本项目的核心是基于肌肉组织超声传输特性的统计特征进行肌肉持续运动模态评估的研究。项目组开展了肌肉组织的超声传输特性、检测与评估，检测所需特殊超声场控制激励等方面的研究。在研究过程中，构建了所需的实验平台及相关设备，并根据研究发现的新现象和新问题，进行了肌肉组织的超声效应研究。具体包括：(1)研究骨骼肌超声图像、肌肉弹性、声传输参量、肌肉组织自发声特性等信息的统计特征，提出了肌肉组织超声图像熵参量进行肌肉运动持续过程的评估方法，研究肌肉弹性、声速、声频率、自发声等特性与肌肉组织特性的相关性。研究超声图像肌羽状角估计方法，分时激励合成剪切波产生超声弹性波，以及超声编码激励的超声图像特性。这些研究为肌肉组织的超声检测与评估提供了较为理想的技术途径；(2)围绕肌肉组织超声检测及超声传输特性研究的需要，进行了特殊声场的控制方法研究。包括利用超声相控阵技术和声学超表面技术的声场激励和优化，声辐射力的产生与控制，声波导管的声场控制等，提出了可调的圆环形声场的构建方法，以及特殊聚焦声场的构建方法。为一些特殊类型的声场扫描、超声检测等领域的特殊声场需要提供了技术实现方案；(3)在研究过程中，构建了研究所需的实验平台及相关设备，包括特殊换能器系列、各类超声激励设备、超声检测平台搭建，初步构建了肌肉组织超声研究的集成平台；(4)初步研究了低强度脉冲超声波在骨骼肌疲劳恢复中的作用及其机制，研究了肌肉组织超声热效应。