握力及捏力控制的前臂及手部多肌肉协调性递归网络分析

作者：张娜; 李可^*

来源：中国生物医学工程学报, 2021, 40(04): 438-445.

• 肌肉协调性
• 肌电信号
• 递归网络
• 握力
• 捏力

探究握力和捏力控制的前臂及手部多肌肉协调性作用,有24名健康的右利手者参与这项实验。在实验中要求受试者在30%、50%和70%最大自主收缩力(MVC)下进行握力和捏力的准确力量控制,同时采集肱桡肌(BR)、尺侧腕屈肌(FCU)、桡侧腕屈肌(FCR)、指总伸肌(EDC)、指浅屈肌(FDS)、拇短展肌(APB)、第一骨间背侧肌(FDI)和小指展肌(ADM)共8块肌肉的表面肌电信号,构建递归网络(RN)和多层递归网络(MRN),并分别使用平均最短路径长度(L)、聚类系数(C)以及层间互信息(I)、平均边缘覆盖率(ω),对不同抓握类型和不同力量水平下的RNs和MRNs进行量化评估。结果显示:3个水平下握力的BR、FCU、FCR网络的C值等指标显著大于相应的捏力指标。以FCR为例,握力vs捏力的指标分别为:0.393±0.040 vs 0.366±0.035,0.404±0.039 vs 0.372±0.035,0.412±0.051 vs 0.383±0.040,P <0.05; FDI网络则表现出相反的趋势,握力vs捏力的指标分别为:0.443±0.035 vs 0.462±0.046,0.446±0.032 vs 0.461±0.035,0.445±0.040 vs 0.465±0.038,P<0.05。而BR、FCU和FCR网络在捏力期间的L显著大于握力,以FCU为例,握力vs捏力的指标分别为:2.870±0.063 vs2.941±0.124,2.841±0.065 vs 2.941±0.079,2.830±0.083 vs 2.901±0.051,P<0.05。50%MVC和70%MVC握力下外侧肌MRNs的I值为4.056±0.248和4.099±0.232,ω值为0.253±0.015和0.257±0.017,显著大于捏力期间的I值3.930±0.229和3.939±0.195,以及ω值0.245±0.011和0.246±0.012,P<0.05。此外,随着力量水平的增加,BR、FCU、FCR的C增加,L减小,外侧肌MRNs的I和ω增加。结果表明,多肌肉在握力和捏力下有不同的肌肉协调模式,且随着力量水平的增加,外侧肌间相似性和同步性会进一步增加。这一发现揭示肌肉与力输出之间的动态协调性,可为评估神经肌肉功能和肌电假体的制作提供新的策略。

• 单位
  中国生物医学工程学会; 山东大学