[发明专利]一种高强度运动下机体疲劳评估方法

说明书

本发明属于人体运动测量技术领域，具体涉及一种高强度运动下机体疲劳评估方法；该方法包括：采集静息状态以及高强度运动后的疲劳状态的心电、脑电信号；对心电信号进行去噪处理；定位去噪后的心电信号的R波，得到RR间期序列；根据RR间期序列得到心电特征；对脑电信号进行去噪处理，计算去噪后的脑电信号的功率谱密度；构建脑网络，脑网络中的节点为脑电电极，边权值为节点间的相位锁定值；计算脑网络参数；对心电特征、脑电信号的功率谱密度和脑网络参数进行筛选，得到最优特征集合；根据最优特征集合进行机体疲劳评估，得到机体疲劳评估结果本发明通过融合心电和脑电信号进行评估，从而使得评估结果更加准确。

技术领域

本发明属于人体运动测量技术领域，具体涉及一种高强度运动下机体疲劳评估方法。

背景技术

随着社会经济的快速发展，现代人的生活方式发生了很大的改变，越来越多的证据表明目前大多数成年人和青少年由于长期久坐而导致身体活动严重不足，不合理的饮食习惯，以及不规律的作息等因素使得肥胖、心血管疾病以及相关代谢疾病的患病率风险在全世界范围内呈现迅速增长的趋势，成为人们热衷关注的切身问题。规律科学的运动可以促进身体产生释放内啡肽等化学物质，减少肾上腺素和皮质醇等荷尔蒙的活动，提高心肺功能，促进身体代谢，缓解焦虑紧张等情绪，释放压力，让身心保持愉快，从而降低各种疾病的患病风险。虽然运动可以强体健身，为人们的健康带来诸多好处，但由于大众对科学运动知识的匮乏以及自身可能存在的一些潜在风险，使得不合理的过量运动对人体产生负面影响，甚至对人的生命造成威胁。

以往对运动状态的评估多数是通过一些简单的指标，比如自我感知，生化参数等等，这些并不能连续实时地监测运动，不能准确衡量当前的运动强度对机体是否恰当。心血管系统与人体的机能状态和运动能力密切相关，心血管的实时功能状态反映出运动对机体的刺激程度。在剧烈运动过程中，机体内血液的氧气需求量增加，而供应不足引起内环境发生紊乱，身体的代谢活动增加，从而心脏的负荷量也随之增加；这时心脏主要通过调节自主神经系统来适应机体增加的需求，具体是经由交感神经和副交感神经的控制来实现功能状态的调节，这两种神经活动维持着动态平衡，快速适应外界环境的变化，保证稳定的心脏活动。因此心功能是评估运动的一个重要指标。此外，在运动使得心脏负荷增大的同时，流向大脑的血流量增加，神经递质的分泌也增多，大脑内的神经元活动发生相应的改变，运动对大脑中枢和周围神经系统的状态及功能也会产生一定的影响。运动对大脑有积极的作用，不断重组优化大脑内部的连接通路，提高神经传播效率与高级认知水平。因此，通过记录分析运动状态下心脑活动的变化，能够以一个科学的角度来实现运动疲劳的评估，对运动锻炼计划具有重要的指导意义。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提出了一种高强度运动下机体疲劳评估方法，该方法包括：

S1：采集静息状态以及高强度运动后的疲劳状态的心电、脑电信号；

S2：对心电信号进行去噪处理；定位去噪后的心电信号的R波，得到RR间期序列；根据RR间期序列得到心电特征，包括心率、心率变异性时域特征和心率变异性频域特征；

S3：对脑电信号进行去噪处理，计算去噪后的脑电信号的功率谱密度；

S4：构建脑网络，脑网络中的节点为脑电电极，边权值为节点间的相位锁定值；

S5：计算脑网络参数，包括聚类系数、特征路径长度、全局效率、小世界属性；

S6：对心电特征、脑电信号的功率谱密度和脑网络参数进行筛选，得到最优特征集合；

S7：根据最优特征集合进行机体疲劳评估，得到机体疲劳评估结果。

优选的，脑网络的边权值的计算公式为：

其中，PLV表示相位锁定值，N表示脑网络的节点总数，表示第一电极导联信号x(t)的瞬时相位，表示第二电极导联信号y(t)的瞬时相位，j表示虚数单位。