《IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering》：Stimulation-Induced Muscle Deformation Measured With A-Mode Ultrasound Correlates With Muscle Fatigue
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编辑短推（93字）：传统肌肉疲劳评估依赖MVC，设备笨重且受主观影响大。Alvarez等将可穿戴A-Mode超声与电刺激结合，提出“形变指数”，在动态伸膝疲劳方案中r=0.85±0.15地同步捕捉刺激扭矩下降，为临床与运动场景提供免MVC、半连续的精准疲劳监测新思路。
研究背景
肌肉疲劳像一位隐形裁判，悄无声息地削弱运动员的爆发力，也让康复患者面临二次损伤风险。可目前的“裁判哨”——最大随意收缩（MVC）测试却笨重、主观：受试者得在实验室里“咬牙切齿”地蹬等速测力计，结果还常被“今天想不想拼”左右。临床里，术后患者或脑卒中幸存者根本无力完成MVC，疲劳程度只能凭经验估摸。于是，如何甩掉MVC、把测试搬出实验室，成为运动科学与康复工程亟待攻克的“最后一公里”。
研究设计与结论
为回答“能否用便携设备连续、客观追踪肌肉疲劳”，Alvarez等设计了一套“电刺激（ES）+A-Mode超声”组合拳：让电流绕过中枢直接叫醒股四头肌，同时用单阵元超声“听”肌肉厚度变化，再把两者量化成全新的“形变指数”（Deformation Index，ΔMT/MT）。8名活跃健康成人完成动态伸膝疲劳方案（等速向心-离心收缩直至MVIC下降≥30%），同步采集刺激扭矩、超声厚度、EMG与等速测力计金标准。结果显示：
疲劳后MVIC下降32.1%，刺激扭矩降52–63%，形变指数同步降56%，r=0.85±0.15（110°，train刺激），显著优于EMG-RMS或MDF与随意扭矩的相关性。
关节角度显著调节相关性：屈膝110°（肌肉较长）时r最高，伸膝20°时因肌-腱位移大、变异高，r降至0.22±0.56。
刺激类型（twitch vs train）对指数无显著差异，提示低强度twitch即可胜任日常监测。
由此，作者提出：无需MVC、无需大型测力台，仅靠可穿戴超声与低电量电刺激，就能在“休息间隙”半连续地读出肌肉“剩余电量”，为运动训练、术后康复及神经疾病人群打开实时、精准、安全的疲劳管理新窗口。
关键技术方法（≤250字）
自制35 g 3D打印固定带，内嵌4枚5 MHz单阵元超声，帧率100 Hz，选最强回波自动追踪股直肌+股中间肌厚度。
电流控制刺激器（Rehamove3，90 mA，30 Hz，250 ms train或单twitch），经3×5 in电极置于肌腹近远侧，诱发≤10%MVIC的收缩。
等速测力计（HUMAC Norm）提供伸膝扭矩金标准；EMG（2 kHz）按SENIAM置放股直肌，算MDF与RMS。
所有数据经PowerLab 8/35同步采样10 kHz，后续用线性混合效应模型、Pearson相关与Mann-Kendall趋势检验分析。
研究结果
Pre- and Post-Fatigue Assessment
三次MVIC前后给予静息刺激，疲劳后MVIC、刺激扭矩与形变指数均显著下降，EMG-RMS降56.6%，MDF无显著变化，证实指数可像“扭矩翻译器”一样反映疲劳。
Fatiguing Protocol
刺激扭矩与形变指数相关
全程r=0.50±0.54；角度固定后，110° train刺激段r高达0.85±0.15，20°仅0.22±0.56，说明屈膝位测量最稳。
随意扭矩与EMG相关
向心收缩RMS r=0.56±0.3，MDF r=0.29±0.35；离心收缩更差，凸显EMG受意志波动影响大。
趋势一致性
Mann-Kendall检验：随意扭矩仅在2/8人呈单调下降趋势，而刺激扭矩在7–8/8人显著下降，表明电刺激法更可靠。
关节角度对厚度方向的影响
20°时所有受试者肌厚度增加；110°时7人厚度反而“减少”，作者推测肌腹向外侧膨出，超声一维路径缩短，提示动态环境下需考虑成像平面与肌纤维走向。
结论与讨论
该研究首次在“动态随意运动+静态刺激”混合场景中验证：A-Mode超声记录的电诱肌形变可高保真地映射扭矩损失，摆脱对MVC与大型测力计的依赖。低强度刺激避免额外疲劳，也适用于术后、脑卒中或多发性硬化等无法全力收缩的人群。未来把算法嵌入边缘计算、优化角度触发策略，即可实现跑道边、病房内甚至居家场景的实时疲劳预警。论文发表于《IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering》，为可穿戴康复设备从“测得到”走向“测得准”提供了新的生理标志物与工程路径。
