基于可穿戴足底压力系统的腓肠肌疲劳实时监测：一项验证性研究及其临床应用潜力

本研究针对肌肉疲劳实时监测的临床需求，开发了集成6区域压力传感器的可穿戴足底压力系统。通过12名健康受试者的5分钟腓肠肌疲劳实验，发现足底压力峰值在HA（P<.01）和LT区域显著降低，MH区域显著升高（P<.05），与sEMG检测的MDF降低（P<.001）显著相关。该成果为运动损伤预防和老年跌倒风险预警提供了新型居家监测方案。

　　

肌肉疲劳是影响运动表现和日常活动的重要生理现象，尤其对运动员和老年人群体具有显著影响。当腓肠肌等下肢肌肉出现疲劳时，会导致力量下降、平衡能力减弱，甚至增加运动损伤和跌倒风险。传统监测方法如表面肌电图（sEMG）虽然准确，但存在电极佩戴复杂、居家使用不便等问题。如何开发一种用户友好、能实时监测肌肉疲劳的可穿戴技术，成为当前运动医学和康复工程领域的重要挑战。

中原基督教大学的研究团队在《JMIR Human Factors》发表了一项创新研究，他们自主研发了包含6个压力传感器的数字足底压力系统，通过检测疲劳前后的足底压力变化，成功建立了腓肠肌疲劳与特定区域压力变化的关联。这项研究为开发居家适用的肌肉疲劳预警系统提供了重要技术路径。

研究采用三项关键技术：1）自研可穿戴足底压力系统（采样率100Hz，含蓝牙5.0传输）；2）表面肌电（sEMG）同步采集（2000Hz采样，20-500Hz带通滤波）；3）标准化疲劳诱导方案（5分钟负重前足跑，负荷为体重1/20）。12名健康受试者（23.7±2.6岁）完成了前后测试对比。

【MDFs of sEMG in Detecting Muscle Fatigue】
通过sEMG信号的中位频率（MDF）分析证实，腓肠肌MDF左/右侧分别显著降低7.5Hz和9.2Hz（P≤.001），而股直肌无显著变化，验证了疲劳诱导的特异性。

【Foot Plantar Pressure in Detecting Muscle Fatigue】
足底压力数据显示：左/右脚HA区域压力峰值下降31.9%/32.6%（P≤.003），LT区域下降33.9%/31.1%（P≤.026），而MH区域压力显著增加11.0%/7.2%（P≤.017），揭示疲劳后压力分布向足跟转移的特征模式。

【The RPE Scale in the Muscle Fatigue Protocol】
主观疲劳评分（RPE）显示腓肠肌疲劳程度（14.3±1.3）显著高于股直肌（7.0±1.3，P<.001），与客观测量结果高度一致。

这项研究首次系统论证了可穿戴足底压力系统检测肌肉疲劳的可行性。其核心价值在于：1）发现HA/LT区域压力降低与MH区域升高可作为腓肠肌疲劳的敏感指标；2）相比sEMG具有更好的穿戴便利性，适合居家场景；3）为运动员训练负荷监控和老年人跌倒预防提供了新技术方案。研究也存在一定局限，如未直接测量肌肉力量变化，且短期测试未能完全模拟实际应用环境。未来研究可扩展至更多肌肉群和更长监测周期，以进一步验证系统的临床应用价值。该成果标志着可穿戴健康监测技术向精准化、实用化方向迈出了重要一步。