常见用于评估身体疲劳的生理指标

       在体力活动中，身体疲劳对健康和安全的影响至关重要。以前的许多研究都是通过访谈或问卷来评估建筑工人的身体疲劳程度。然而，这些传统的方法不仅耗时，而且还会受到回忆偏差的限制。为了克服这些限制，许多研究人员使用了生理指标（如心率、心率变异性、皮温以及肌电等）。

心电采集示意图（图1）

2. 体温（TEMP）指标
       在疲劳水平检测的过程中，温度也是一个常用的测量指标。红外温度传感器通常用于监测皮肤温度及疲劳发展过程中相关的温度调节变化。皮肤的温度会受身体某些部位（脸颊、耳朵、前额和太阳穴等）潜在的肌肉活动、皮肤的血流量和流汗模式的影响。在运动期间，身体的核心温度会提高，身体内部有一套体温调节系统，会将核心体温维持在正常生理范围内。尤其是皮肤，它在核心体温调节方面发挥着关键作用。比如，Aryal等人发现在建筑施工过程中皮肤温度会升高。类似的研究也有同样的发现，在模拟施工任务进行30分钟后，局部皮肤温度显著升高。上述研究表明分析特定身体部位(如脸颊、耳朵、额头和太阳穴)的温度调节模式，在检测疲劳方面具有非常大的应用潜力。

皮肤温度变化曲线（图2）

3. 肌电（EMG）指标
       局部肌肉的身体疲劳可以通过分析表面肌电图信号中值频率或均方根振幅的变化来检测。表面肌电图由于其无创性和易于应用性，已被广泛应用于肌肉疲劳检测。通过在目标肌肉上放置两个双极表面电极，可以测量相应的肌电图信号来估计肌肉的活动。

肌电信号采集示意图（图3）

       在常见的肌电分析中，如肌电信号的均方根，中值以及平均功率频率等可以用于评估肌肉疲劳程度。特别是表面肌电信号的均方根振幅，由于疲劳肌肉需要激活更多的肌纤维来维持所需要的力，因此疲劳肌肉的表面肌电信号均方根振幅明显高于非疲劳肌肉。与此相反的是，肌肉在收缩时，疲劳肌肉的肌电信号的中值频率和平均功率频率明显低于非疲劳肌肉肌电信号。这些指标在各种肌肉疲劳评价中得到广泛运用。如在一项模拟上肢重复性任务中，研究人员对肩膀肌肉的表面肌电活动进行观察发现，与任务相关的肌肉疲劳之后，其肌电图活动的中值功率频率显著降低（如下图所示），均方根振幅显著增加。

中值功率频率变化趋势（图4）

4. 急动度指标（Jerk metric）
       急动度也叫力变率，是加速度的变化率，即位矢对时间的三阶导数。目前可穿戴传感技术的最新进展为评估基于现场的实时疲劳提供了机会，具体来说，典型的可穿戴IMU运动捕捉系统，集成了磁力仪，加速度计和陀螺仪，可以用于
检测速度，加速度和身体方向。这种技术在高频率采样运动数据，使急动度指标
评估疲劳成为可能。由于疲劳可能导致较差的运动控制和运动质量，在工作中升高的急动度值可能推测身体疲劳。

XYZ三个方向的加速度（图5）

       多项研究评估了在健康成年人中使用急动度指标来评估疲劳的可行性。有研究者使用IMU和机器学习方法对深蹲训练后的正常和疲劳后行走进行分类。他们发现，下肢加速度和急动度值的增加与疲劳后步态的特征有关。
       虽然许多研究得出的结论支持急动度可以作为测量身体疲劳的一个潜在生理参数，但急动度在评估身体疲劳方面的研究仍然是一个比较新的热点，需要进行深入探究，如果能结合其他生理参数，则可以更好的弥补这方面存在的缺陷，增强结果的科学性。