表面肌電圖簡(jiǎn)介及應(yīng)用(北中醫(yī)版)

表面肌電圖簡(jiǎn)介及在康復(fù)中的應(yīng)用

2021/10/101什么是肌電圖Electromyography…

“..isthestudyofmusclefunctionthroughtheinquiryoftheelectricalsignalthemusclesemanate.”肌電圖(ElectromygraphyorEMG)是用來記錄和分析肌肉收縮時(shí)發(fā)出的肌電信號(hào)的工具，其目的是對(duì)肌肉功能和神經(jīng)運(yùn)動(dòng)控制進(jìn)行分析和研究?？祻?fù)和運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域利用其對(duì)殘疾人和受傷運(yùn)動(dòng)員的功能進(jìn)行評(píng)估，并修改治療方案。2021/10/102對(duì)肌電圖進(jìn)行研究的兩種途經(jīng)臨床神經(jīng)學(xué)的肌電圖，針性電極接收單一運(yùn)動(dòng)單位的電位。運(yùn)動(dòng)機(jī)能學(xué)（Kinesiology）的EMG，常用表面和線性電極接收肌電圖。

前者研究自主運(yùn)動(dòng)單位的電位（幅度、時(shí)限和形態(tài)）、靜息狀態(tài)時(shí)的自主電位（纖維顫動(dòng)、自發(fā)性收縮，等等），診斷運(yùn)動(dòng)和感覺神經(jīng)的傳導(dǎo)速度。

后者研究骨骼肌的功能和其之間的協(xié)同活動(dòng)。其目的是為了分析不同運(yùn)動(dòng)和姿勢(shì)的骨骼肌功能及它們的協(xié)同活動(dòng)。2021/10/103肌電信號(hào)是什么？2021/10/104運(yùn)動(dòng)單位(MotorUnit)什么是運(yùn)動(dòng)單位？完成神經(jīng)控制下肌肉收縮的最小的功能單位。一個(gè)運(yùn)動(dòng)單位包括胞體、樹突、軸突及其分支以及其控制下的肌纖維。2021/10/105肌膜動(dòng)作電位的產(chǎn)生2021/10/106肌膜動(dòng)作電位與肌肉收縮從alpha運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元發(fā)出的沖動(dòng)沿著神經(jīng)軸索擴(kuò)佈到神經(jīng)肌接頭處的觸突扣（神經(jīng)終板膨大），加速該處的乙酰膽堿（Acetylcholine,Ach）釋放入神經(jīng)肌連接處的裂隙內(nèi)。Ach激發(fā)神經(jīng)肌接頭處肌肉側(cè)的觸發(fā)電位，即終板電位。這個(gè)終板電位可以觸發(fā)了肌膜的動(dòng)作電位。這個(gè)動(dòng)作電位進(jìn)一步刺激肌質(zhì)網(wǎng)內(nèi)的Ca＋＋釋放，引起肌肉收縮，稱之為興奮－收縮偶合（Excitation-ContractionCoupling）。2021/10/107肌電圖就是被記錄的肌膜動(dòng)作電位。肌膜動(dòng)作電位的必然結(jié)果是骨骼肌的興奮－收縮耦合，所以肌電圖代表著肌肉的收縮。EMG提供了一個(gè)可觀察神經(jīng)系統(tǒng)的窗口。

動(dòng)作電位和肌電圖2021/10/108在靠近興奮性細(xì)胞膜處放置電極，既肌腹處，可記錄到以電壓/時(shí)間的形式表達(dá)的EMG。2021/10/109肌電信號(hào)的組成肌電圖所記錄的肌電信號(hào)是眾多運(yùn)動(dòng)單位的肌電信號(hào)的重合。2021/10/1010運(yùn)動(dòng)機(jī)能學(xué)所記錄的肌電圖是眾多運(yùn)動(dòng)單位的動(dòng)作電位的重合。因?yàn)?，電位源是一個(gè)容積導(dǎo)體，在皮膚表面形成肌電場(chǎng)，成為容積上的邊界。而且，肌電電極也不可能只記錄到肌電活動(dòng)的一個(gè)點(diǎn)。肌電電極所記錄的是電極周圍一個(gè)區(qū)域的肌電活動(dòng)。二個(gè)表面電極所能記錄的肌纖維電位只有1－2cm范圍。因此，僅憑借兩個(gè)電極是不可能記錄到整個(gè)肌肉的肌電圖。要記錄整個(gè)肌肉的肌電圖需要多個(gè)排列的和多組的、或者大面積的電極。表面肌電信號(hào)的實(shí)質(zhì)2021/10/1011影響肌電信號(hào)的因素1、測(cè)試局部的組織特性包括皮膚及皮下脂肪的厚薄、溫度、生理變化等都會(huì)影響肌電信號(hào)。2021/10/1012皮下脂肪厚度對(duì)肌電信號(hào)的影響2021/10/1013影響肌電信號(hào)的因素2、串?dāng)_（crosstalk）既有相鄰肌肉組織對(duì)測(cè)試部位肌電信號(hào)的串?dāng)_，也有可能來自其它設(shè)備的干擾，如：ECG，尤其在測(cè)試上肢肩部肌肉時(shí)，ECG的波峰信號(hào)?？梢愿蓴_EMG的記錄。2021/10/1014影響肌電信號(hào)的因素3、測(cè)試電極位置放置的不同

每次測(cè)試電極位置在肌腹上的位置都不可能完全一致，或者電極在不同測(cè)試對(duì)象同一肌肉肌腹表面的放置位置也不可能完全一樣，因此得到的肌電信號(hào)結(jié)果也不可能具有絕對(duì)可比性。2021/10/1015影響肌電信號(hào)的因素4、外部雜音（Externalnoise）來自外界的電磁環(huán)境中的雜音，一種無變化的電信號(hào)，它常使肌電圖基線增寬或干擾肌電信號(hào)的記錄。2021/10/1016影響肌電信號(hào)的因素5、電極和內(nèi)部的放大器電極的質(zhì)量和內(nèi)部放大器的雜音干擾也會(huì)對(duì)肌電信號(hào)產(chǎn)生影響，也會(huì)使基線增寬。內(nèi)部放大器的雜音干擾對(duì)基線的影響通常被要求小于5Vm

。2021/10/1017表面肌電設(shè)備2021/10/10182021/10/1019表面肌電設(shè)備的組成這個(gè)組合包含神經(jīng)肌系統(tǒng)、記錄系統(tǒng)、資料處理系統(tǒng)、信息分析和總結(jié)。2021/10/1020表面肌電圖的操作程序?yàn)榱藵M足臨床研究的需要，表面肌電圖一般操作程序如下：肌電采集信號(hào)處理比較分析數(shù)據(jù)報(bào)告2021/10/1021肌電信號(hào)的采集表面電極陰道或肛門電極線性電極(采集深部肌肉的信號(hào))2021/10/1022表面肌電電極放置在所要測(cè)量骨骼肌的皮膚表面，主要適用于淺表骨骼肌。肌內(nèi)肌電電極是一種雙極線性電極（7小根為一根、涂有特氟隆絕緣層的編織銀電極），主要用于深部骨骼肌。這種電極需要B型超聲波引導(dǎo)定位，然后用消毒注射針頭經(jīng)皮膚植入到所要記錄的肌肉內(nèi)。注意：此針電極和神經(jīng)科使用的針電圖機(jī)的針電極不同，本儀器不能用來測(cè)量神經(jīng)傳導(dǎo)速度。

2021/10/1023標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試電極注意：電極的質(zhì)量直接影響測(cè)試的結(jié)果。2021/10/1024雙電極，專用于小肌群測(cè)試。2021/10/1025

參考電極的擺放什么是參考電極？為什么要擺放參考電極？如何擺放參考電極？2021/10/1026什么是參考電極提供參考電位的電極稱為參考電極，右圖中黑色的電極為參考電極。2021/10/1027為什么要擺放參考電極？我們處在一個(gè)無處不在的大電場(chǎng)（50Hz共模干擾）之中，人體變成一個(gè)大的電容，體表本身就有一定的電勢(shì)。為了排除非人體自主產(chǎn)生的電壓，這需要有一個(gè)基準(zhǔn)電壓，這個(gè)電壓就是參考電壓，必須由參考電極提供。這就是為什么要擺放參考電極。2021/10/1028如何擺放參考電極？參考電極可以擺放在體表的骨性標(biāo)志上或不參加測(cè)試運(yùn)動(dòng)的肌肉的肌腱處。關(guān)鍵是在測(cè)試中參考電極不能采集到自主運(yùn)動(dòng)的電信號(hào)。2021/10/1029實(shí)時(shí)同步采集由于采集的是運(yùn)動(dòng)中或不同姿勢(shì)下的肌電信號(hào)。我們必須保證肌電信號(hào)能實(shí)時(shí)同步的在電腦屏幕上反映出來，然后由操作者自行選擇記錄與否。2021/10/1030信號(hào)處理：整流Rectification2021/10/1031信號(hào)處理：平滑SmothingNoraxon肌電圖軟件有3種平滑方式：Mean平均值、MeanAbsolute絕對(duì)平均值、RMS(RootMeanSquare)均方根2021/10/1032信號(hào)處理：濾波Filtering高通濾波低通濾波帶通濾波蝶值濾波中值濾波截至濾波2021/10/1033信號(hào)處理：

振幅標(biāo)準(zhǔn)化AmplitudeNormalization由于是采用表面電極，所以影響肌電圖的因素有很多。例如電極的擺放位置、皮膚處理的好壞等。所以我們通常要采用某種方法來消除上述的客觀因素，來使不同的兩次測(cè)試結(jié)果之間存在可比性。通常我們都采用MVC(MaxVoluntaryContraction)Normalization的方法。2021/10/1034測(cè)MVC的方法1.肢體或軀干做最大(抗阻)等長(zhǎng)收縮(上下肢做單一關(guān)節(jié)的靜力性運(yùn)動(dòng),往往要固定肢體于ROM的中間位置)2021/10/10352.做一系列與測(cè)試肌肉有關(guān)的動(dòng)作，分別盡全力完成，進(jìn)行比較，選肌電振幅最大的動(dòng)作作為正式測(cè)試動(dòng)作。2021/10/10363、在經(jīng)過5~10min的熱身與熟悉后，要求測(cè)試對(duì)象開始逐漸加大力量，3~5s后達(dá)到最大，并保持3s后放松，休息30~60s后，重復(fù)一至兩次，取最大值作為MVC的值。（現(xiàn)在表面肌電配套軟件能自動(dòng)計(jì)算MVC值，并將其保存?zhèn)溆茫?021/10/10372021/10/1038肌電信號(hào)的時(shí)域分析1、什么是時(shí)域分析時(shí)域分析是最直接的肌電信號(hào)分析方法，用于刻畫時(shí)間序列信號(hào)的振幅特征，將肌電信號(hào)表達(dá)成記錄點(diǎn)的電位－時(shí)間曲線。2021/10/1039時(shí)域分析的主要參數(shù)積分肌電值（integratedEMG，iEMG）平均肌電值（averageEMG，AEMG）均方根值（root-mean-square，RMS）峰值（peakvalue）在臨床和康復(fù)醫(yī)學(xué)研究中，常被應(yīng)用于實(shí)時(shí)、無損傷地反映肌肉活動(dòng)狀態(tài)，其數(shù)值變化通常與肌肉收縮力大小等有關(guān)。2021/10/10402021/10/10412021/10/1042肌電信號(hào)的頻譜分析頻域分析主要方法是對(duì)ｓＥＭＧ信號(hào)進(jìn)行快速傅立葉轉(zhuǎn)換（fastFouriertransformation，F(xiàn)FT），獲得ｓＥＭＧ信號(hào)的平均功率頻率（meanpowerfrequency，MPF）和中位頻率（medianfrequency，MF），用來定量描述ｓＥＭＧ信號(hào)功率譜曲線的轉(zhuǎn)移或者各種頻率分量的相對(duì)變化，通常與肌肉功能狀態(tài)即疲勞程度有關(guān)。2021/10/10432021/10/1044肌電圖的應(yīng)用范圍2021/10/1045肌電圖的主要作用它能幫助我們“看”到肌肉。它可以測(cè)試肌肉的功能。

建立治療和訓(xùn)練方案。

幫助受試者“找到”和訓(xùn)練他的肌肉。

分析和提高運(yùn)動(dòng)能力。監(jiān)測(cè)肌肉在人類工程學(xué)研究上的反映。

2021/10/1046臨床應(yīng)用2021/10/1047EMG分析:肌肉是否活動(dòng)實(shí)時(shí)同步功能可以很直觀的告訴你，肌肉是否活動(dòng)。當(dāng)正常站立時(shí)，CH1多裂肌和CH4腹內(nèi)斜肌是活動(dòng)的。而CH2臀大肌和CH3腹直肌是不活動(dòng)的。當(dāng)站立在不平的地面上或單腿站立時(shí)，情況也一樣。這樣就可以明確的表示那塊肌肉是對(duì)姿勢(shì)穩(wěn)定真正起作用的。2021/10/1048臨床實(shí)例如果緩慢地直立位向前彎腰，背?。–H2多裂?。┖蜕祗y?。–H3臀大?。?yīng)在最大前屈位時(shí)“關(guān)閉”，而只靠被動(dòng)結(jié)構(gòu)（如韌帶）來維持軀干的位置。當(dāng)向后直起腰時(shí)，上述兩塊肌肉才重新活動(dòng)。在此過程中，協(xié)同?。ㄈ鏑H4的腘繩?。┦冀K處于活動(dòng)中。下腰痛的患者由于功能障礙或疼痛而無法使這兩塊肌肉在該“關(guān)閉”的時(shí)候安靜。2021/10/1049臨床意義通常情況下，一塊健康人的健康肌肉在不需要它時(shí)，它是處于“關(guān)閉”狀態(tài)的。如果它仍然在活動(dòng)，那么可能是下列情況的一種信號(hào)：肌肉痙攣、疼痛反應(yīng)、肌張力增高、關(guān)節(jié)不穩(wěn)、緊張、肌肉協(xié)調(diào)性差等。2021/10/1050EMG分析：肌肉活動(dòng)的多與少通過肌電圖，找到一種鍛煉腹肌的最佳方法。2021/10/10512021/10/1052步態(tài)分析中肌肉的活動(dòng)2021/10/1053肌肉活動(dòng)的量要回答這一問題，必須對(duì)EMG的振幅進(jìn)行計(jì)算并給出具體的數(shù)值。由于檢測(cè)時(shí)受各種因素的干擾，原始的肌電數(shù)值會(huì)存在較大的變化，因此，要對(duì)原始的肌電數(shù)值進(jìn)行處理，使之標(biāo)準(zhǔn)化，以MVC%的形式表達(dá)。2021/10/1054肌肉活動(dòng)的量2021/10/1055肌肉是否疲勞？一個(gè)經(jīng)典的疲勞實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)具備以下條件：1、持續(xù)的長(zhǎng)時(shí)間的靜力性收縮2、處于合適的關(guān)節(jié)角度或肌肉收縮長(zhǎng)度下3、并且由于運(yùn)動(dòng)單位的募集，EMG的振幅應(yīng)呈現(xiàn)上升的態(tài)勢(shì)，同時(shí)與頻域相關(guān)的指標(biāo)，如平均頻率，中位頻率在頻譜上應(yīng)向左側(cè)漂移（降低）。2021/10/1056頻譜的漂移頻譜的漂移是和動(dòng)作電位在肌膜上傳導(dǎo)的速度下降直接相關(guān)，因此反映了肌肉的疲勞2021/10/1057MPF和MF的斜率MPF和MF的斜率代表頻率衰減的速度，也是反映肌肉疲勞的一項(xiàng)重要指標(biāo)。2021/10/1058肌肉是否疲