引言

痉挛，是由不同的中枢神经系统疾病引起的，以肌肉的不自主收缩反应和速度依赖性的牵张反射亢进为特征的运动障碍，是上运动神经元综合症的一个重要组成部分[1].由于痉挛产生内在机理和病理特征本身难点、疑点较多，结合文献分析[2]，痉挛有多种表现，评价方法和标示不统一[3]，康复医师在实践中从患者不同症状的不同侧面看问题会得出不同的结论.

改良的Ashoworth 量表MAS(Modified Ashworth Scale)是临床触诊评定痉挛等级的常用方法[4～6]，常用于评定上肢与下肢肌肉肌群，操作简单，但量化标准不精确，仅以对关节被动运动中阻力的主观感觉作为评定基础，检查者的判断及经验对痉挛变化的情况使其应用受到一定限制.

半小时后，警察赶到了，带队的范警官和助手仔细勘察了现场，又调取了监控录像，几乎没有发现任何新的线索。虽然一楼的展厅和二楼的走廊都装有监控，但是那个穿沙滩服的蜡像所在的角落和几乎三分之一的走廊都属于监控死角，没有留下任何监控画面。

由Sadan, D.等人设计的一种基于肌肉收缩的传感器[7～8]，其原理是通过肌肉收缩期间测量肌张力测量传感器尖端上力的大小，得出传感器尖端力与肌张力成正比.该测量肌张力的方法简单，但是对于肌肉痉挛的评定来说，该方法并没有给出痉挛检测的量化标准，对于脑卒中患者来说很难区分出痉挛的程度及给出适合患者的康复方案.

上蔟后，于化蛹后第7天按品种分雌雄取样，每份样品200 g以上，烘干后粉碎。烘干温度设置为100℃杀蛹2 h，然后以70℃烘干至恒重。以小钢磨粉碎至200目，按照编号封袋保存。

针对上述问题，本文研究基于MAS的肌张力传感器，通过对肌张力传感器的机械结构设计，为肌张力信息的传递提供一种硬件通道，能实时稳定的获取肌张力信息.压力传感器受到外部肌张力改变时产生的激励，通过激励信号的幅度跳变、频率变化及幅度-频率交替变化，映射到肌张力特征，为临床下肢肌肉痉挛评定提供一种客观定量的分析手段.

1 肌张力传感器的机械结构

1.1 肌张力传感器的检测原理

式中：x为输出电压；y为压力.上式是单位转化后的实时运算公式.

为了标定检测痉挛的肌张力传感器，增加肌张力传感器的准确性，需要模拟人体小腿肌肉，而模拟人体肌肉的标准有：模拟肌肉硬度范围与肌肉相近、硬度大小可调、硬度分布均匀，通过以上三点作为模拟的基础，利用可充气的橡胶胎体模拟小腿的比目鱼肌，经专业的医师对模拟的小腿比目鱼进行模拟和完善，使之达到与实体检测环境相近的小腿肌肉.将肌张力传感器绑在完善后的小腿肌肉比目鱼肌处，通过邵氏A型双指针硬度计测量小腿肌肉，得出邵氏A型硬度计的硬度范围为4～8 HA，在此范围内，记录肌张力传感器检测的肌张力Fd和压力Ft，如表2所示.

Ft=Fd+4F1

(1)

  

图1 简化原理示意图

1-调节螺钉上，2-上端盖，3-印刷电路板，4-调节螺钉下部，5-螺钉，6-压力传感器，7-凸台，8-顶柱板，9-阻尼弹簧，10-导向轴，11-顶柱，12-导套，13-壳体，14-衬套，15-下端盖

 

通过图1可知，在检测时下肢肌肉和圆形端面因顶柱的作用会留有一定的间隙，间隙的大小会影响检测的精度[9].如果让预紧力Ft保持不变，肌肉发力收缩时，张力就会增大，顶柱探头贴入肌肉表面深度变小，导致圆形端面与肌肉表面间隙的增大.若肌肉自身的张力保持不变，使预紧力Ft增加的话，顶柱探头贴入肌肉表面的深度增加，圆形端面与肌肉表面的间隙减小.由于肌肉的张力大小会时刻改变，即使是正常肌肉在完全放松的情况下，也会有一定的间隙.调节螺钉使预紧力Ft给压力传感器一个稳定的力，使压力传感器实时稳定的获得肌张力信号，为进一步处理肌张力信号做铺垫.

1.2 肌张力传感器机械结构设计

本研究的肌张力传感器爆炸图如图2所示，该装置主要由顶柱、阻尼弹簧、调节螺钉、压力传感器、顶柱板、印刷电路板等组成.肌张力传感器相关设计参数如表1所示，根据表1做出的肌张力传感器实物如图3所示.

 

其测量过程如下：

 

图2 肌张力传感器的爆炸图

 

表1 肌张力传感器相关设计参数

  

序号 名称参数1外形尺寸直径φ52mm轴向长度75mm2总重量1.0kg3压力范围10N～500N4最大测量面积78.5mm25反应时间<5uS6弹簧压缩范围0～6.8mm7最大调节行程8mm8供电电压5.0V

图3 肌张力传感器实物图

2 仿真实验

2.1 肌张力传感器的标定与修正

压力传感器使用前，应先进行标定，分析其压力传感器的力与电压的特性，通过Matlab仿真得出压力传感器的力和电压的特性曲线如图4所示[10].

  

图4 压力传感器的特性曲线

对压力传感器的特性曲线研究分析后，通过力学标定台获得压力传感器的输出模型为：

y=220(x-0.5)

(2)

肌张力传感器的检测原理见图1所示.肌张力传感器通过阻尼弹簧的弹性变形进行能量的存储和释放.阻尼弹簧只能做轴向运动，当肌张力传感器与肌肉接触时，通过阻尼弹簧的形变，顶柱与压力传感器的下端面接触，再通过调节螺钉的作用，使调节螺钉与压力传感器的下端面接触,同时阻尼弹簧的有效长度也在变化.设下肢肌肉与顶柱探头的压力为Fd,调节螺钉的预紧力为Ft,在壳体内阻尼弹簧所受的力为F1，由力平衡方程可得:

6.农业发展水平。农业的持续发展是产城融合不断向前推进的前提和基础。一方面农业的良好发展可以为产业和城镇发展提供粮食保障和初级原材料。另一方面，农业现代化的推进可以提高农业劳动生产效率，释放农村剩余劳动力，促进农村人口向城镇周边集聚，扩大城镇市场，促进城镇周边产业布局和发展，为产业进步和城镇发展提供不竭动力。

图5展示了肌张力传感器在实体实验中得出的肌张力的大小.在压力传感器受压时，压力传感器受到外部肌张力改变产生的激励，通过激励信号的幅度跳变、频率变化及幅度-频率交替变化，映射到痉挛特征.图中可以看出肌张力值在一定范围内波动，由于其复杂性与不确定性，图中仅对幅值做出判断，通过对图中幅值的比较，较好的得出肌张力的大小，也为痉挛的量化评定做出理论的基础.

冯一余捏着人家的车钥匙，人困得眼睛都睁不开了，心里一毛躁，也不想多说话了，打开那辆车的车门，就坐上去，说，我不管，我先把你的车倒出去，把我的车位腾出来。那女的尖声叫起来，你下来，你下来，你腾出来了，我们的车怎么办？我到哪里找那个人去？冯一余说，人家占了你的车位，又没有占我的车位，凭什么我的车位要让给你？

 

表2 标定数据

  

Ft /gFd /g4 HA5 HA6 HA7 HA8 HA5021.0027.5031.5036.5041.5510040.0543.0051.1055.9565.0815044.3053.3164.1673.4082.2320051.9463.1074.7580.7895.9225061.8071.1482.6292.28109.75

式中：S为硬度值，即肌张力传感器的输出力的大小，(Ft-Fd)/Ft; 为非线性修正项，目的是降低预紧力的变化给检测过程带来的误差，其中Ft=Fd+4F1代表阻尼弹簧所受力的大小，它与肌张力呈现负相关关系，且满足力的平衡，平方项的出现表明负相关是非线性的，要进行线性处理才能使用；Fd[ ]表示硬度值S与顶柱压力Fd之间的关系，从表2中可以看出，硬度值S与Fd之间呈正相关；由于邵氏硬度计的精度不高，采用统计回归方程的方进行系数计算[12]，系数1/15是非线性修正处理后得出的.

 

(3)

根据表2中的数据分布情况，采用启发性思维，研究相应的非线性修正公式，计算实验所的的肌张力值.通过反复的计算与线性化处理，得出如下经验公式[11]：

2.2 实验测试

Adele E. Goldberg[7]4 认为构式是一种整体表达式，表达的是构式义，但构式的整体义不能从其构成成分直接推导出来，而具有不可预测性。“作为构式的整体义，构式义是整合和抽象的结果”[8]71。构式“确认过眼神X”更强调的是双方有眼神接触后或者是话语发出者单方面“目击”目标之后，经过确认的过程，“X”便是经过确认后得出的结论。前后似乎是因果承接关系，但并不绝对，有些情况下仅是简单的顺接关系。

因坍塌位置岩层的突变，表现为黄沙土层，坍塌必出现漏空，地面存在重要建筑物金威啤酒厂污水沉淀池，采用地表和洞内深孔注浆对漏空区域和不稳定岩层进行加固，以保沉淀池的安全和隧道掘进顺利通过软弱地层，拟在实施注浆期间为准确掌握因注浆影响对地表沉降是否存有变形，则在该地段进行监测为必要的重点；如出现异常，及时对地表及洞内注浆参数进行调整，加强支护体系，保证地表和隧道施工的安全。

  

图5 实验所得肌张力大小

改良的Ashoworth量表(MAS)如表3所示.基于MAS的等级将检测到的肌张力数据将肌张力传感器检测痉挛的标准划分为三个等级，三个等级分别对应Ashworth 量表的0级、1～2级、3～4级.

 

表3 改良 Ashworth 量表(MAS)

  

等级标准0肌张力不增加,被动活动肢体在整个范围内阻力1肌张力稍增加,被动活动肢体到终末端有轻微的阻力1+肌张力稍增加,被动活动肢体时在前50% ROM中有轻微的"卡住"感觉,后50%ROM中有轻微的阻力2肌张力轻度增加,被动活动肢体在大部分ROM内均有阻力,但仍可活动3肌张力中度增加,被动活动肢体在整个ROM内均有阻力,活动比较困难4肌张力重度增加,肢体僵硬,阻力很大,被动活动十分困难

  

图6 肌张力阈值大小

图6给出了肌张力阈值的大小.图中肌张力有3个阈值分别对应MAS的0级、1～2级、3～4级，其区间为[0～40]、[40～60]、[60～n],可以看出实验结果的相对误差较小，导致误差的主要因素有：阻尼非线性、机械间隙、测量精度、材料迟滞以及建模过程等.

通过实验验证了肌张力传感器的实用性与可行性，也为痉挛的检测奠定了理论基础.

3 结论

本研究以MAS的为背景，通过对肌张力传感器的机械设计，使肌张力信息的获取变的可行，通过检测顶柱压力，来实时的获取肌张力信息，实验结果验证了肌张力传感器的结构设计是合理的，其得出的肌张力阈值也为脑卒中患者康复训练提供可靠的保障.

由于肌张力信息的量化存在困难，相比于其他检测痉挛的方法，本方法获取肌张力对皮肤无害，使用方便，在实际的应用中具有一定的优势，但是肌张力信息获取的方法及评定的标准还有待提高，比如肌张力传感器的小型化、评定标准细小化、非线性优化等，对于肌张力传感器研究还有待进一步提高.

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