表面肌电图基础知识

一、表面肌电图的原理双极电极的模型表面肌电图:肌肉在运动或收缩过程中会产生生物电，在皮肤表面通过两个测量电极测量生物电的电压值，经过放大器放大、记录后所得到的图形，称为表面肌电图。表面肌电信号示意图图形显示的是一块肌肉的许多肌纤维的电压值叠加后的效果。产品特点表面肌电图针肌电图定义表面肌电信图是从皮肤表面通过电极引导、放大、显示和记录下来的神经肌肉系统活动时的生物电信号。主要是运动功能障碍的评估。针肌电图是应用电子学仪器记录肌肉静止或收缩时的电活动，及应用电刺激检查神经、肌肉兴奋及传导功能的方法。通过此检查可以确定周围神经、神经元、神经肌肉接头及肌肉本身的功能状态。仪器通道多为10通道，最多可达到40通道。多为2-4通道。应用领域医院神经科、康复科：肌力、肌张力、协调性、步态分析评定、脑瘫评定、斜颈、下背痛体育：运动员动作分析及运动员损伤评定人机工程学：人体工程学设计及科研、工伤（职业病）判定医院神经科：运动神经元疾病：神经根与神经丛疾病;周围神经病;单神经病和嵌压性神经病及颅神经疾病;神经肌肉接头传递障碍性疾病肌肉疾病：以肌肉异常活动为特征的神经肌肉疾病神经科应用神经科：中风病人急性期的运动功能障碍的康复评估，包括病人的肌力，肌张力的定量评估，运动协调能力的评估等。神经科：神经源性疾病和肌源性疾病的鉴别诊断，创伤情况无创，可反复多次检查，肌电图检查多用针电极及应用电刺激（神经传导）技术，检查过程中有一定的痛苦及损伤。扩展功能表面肌电传感器结合关节角度、压力等进行全方位的检查分析，对临床的步态分析给出综合的指导以探测感觉运动神经静息、动作电位为主，还可做诱发电位检查项目时域指标：原始表面肌电图、均方根分析、积分肌电图频域指标：中位频率、平均功率频率.定量肌电图（MUP分析），神经电图（运动神经和感觉神经传导），H反射，F波等二、电极片的贴放及波形的采集1关于所使用的表面电极两表面电极片与电极线要固定好。2主要骨骼肌的电极摆放点的参考位置电极片要放在要测量骨骼肌的肌腹中央部位。3参考电极的摆放参考电极一般放置于没有肌肉的骨性标志上。干扰因素解决方法劣质电极更换电极皮肤不够清洁用酒精清洁皮肤毛发必要时可刮去毛发射频干扰（短波，微波等电磁干扰）关闭射频干扰源或远离射频发射源表面肌电图的分析包括时域分析和频域分析：时域分析以时间为函数的图形，横坐标为时间，纵坐标为幅值；频域分析以频率为函数的图形，横坐标为频率，纵坐标为波幅或功率。三、表面肌电信号分析时域波形分析频域波形分析3.1时域分析峰值波型平均值波型面积原始信号正波信号（肌电信号只有正波后才可做平均值、峰值和面积计算）峰值：肌电信号幅度出现的最高值；波形平均值：是一段时间内瞬间肌电图振幅的平均，其变化主要反映肌肉活动时运动单位激活的数量、参与活动的运动单位类型以及其同步化程度，与不同肌肉负荷强度条件下的中枢控制功能有关。）波形面积：肌电信号下面振幅的积分面积；反映的是一定时间内肌肉中参与活动的运动单位的放电总量，即在时间不变的前提下其值的大小在一定程度上反映了参加工作的运动单位的数量多少和每个运动单位的放电大小，体现肌肉在单位时间内的收缩特性）3.2频域分析高峰中位频率平均频率总功率频率（Hz）时域的肌电原始信号进行快速傅立叶转换(FFT)，转换为横坐标为频率，纵坐标为波幅或功率的图形；获得表面肌电信号的频谱或功率谱，反映表面肌电信号在不同频率分量的变化，较好地在频率维度上反映表面肌电的变化。目前，在频域分析方面常用以下两种指标进行分析，即平均功率频率和中位频率。中位频率：将功率谱面积等分的那点对应的频率。平均频率：频率的平均值。过零率：是信号在单位时间内的穿过基线的次数。平均功率频率和中位频率则是临床判别肌肉活动时的疲劳度的最常用指标。表面肌电图的信号检测是一种无创电生理检测方法，其信号的检测分析在临床诊断、康复医学及运动医学中具有重要意义。四、表面肌电临床应用4.1脑瘫、卒中后偏瘫评估（神经内科、康复科）sEMG进行肌力、肌张力评估可以尽量减少测试者主观评价的误差，采集的数据即反映肌肉收缩力。评估治疗患者受损神经肌肉功能的变化状况及与健侧的差异观察治疗前后患侧神经肌肉功能的进步情况并据此制定和调整下一步的治疗方案。病例解析:（8岁脑瘫患儿采集某块肌肉的肌电信号）结论：术前：被动活动有异常增高的峰；自主收缩仅在150µv左右术后：被动活动，未见异常增高波形；自主收缩峰值高达360µv术前自主收缩：术前肌力差，最大值150µv术后自主收缩：术后肌力好转，最大值360µv术前被动收缩：术前肌张力高，平均值20µv术后被动收缩：术后基本正常术前术后4.2疼痛评估（康复科、疼痛诊疗研究中心、疼痛科、骨科）腰部肌肉收缩协调性肌肉疲劳程度肌肉收缩力量腰痛病人腰部的易疲劳测试或术后肌肉耐疲劳效果测试；辅助诊断腰背部疾患评估椎旁肌功能；在手术、外伤、颈肩腰腿痛及其他肌肉功能障碍情况下，通过潜在的肌电信号改变确定肌肉的功能障碍、疼痛等严重程度。评价肌肉功能水平及状态，为腰痛病人寻找临床指标4.3脊柱侧弯、斜颈评估（儿科、康复科）临床研究：记录患者凸、凹侧椎旁肌表面肌电信号频域指标中位频率、平均功率频率、过零点率。结果：1.患者顶椎区凸、凹侧中位频率、平均功率频率、过零点率波形曲线波幅较其他测试部位低平、数值降低；2.中位频率斜率、平均功率频率斜率、过零点率斜率随运动负荷时间的延长均呈线性递减。结论：患者脊柱旁顶椎区椎旁肌耐力较差,容易疲劳,表面肌电图可用作评定脊柱旁凸、凹侧肌电活动差别的客观指标之一,具有较好的临床应用价值。4.4疲劳研究（康复科、各体育学校、竞技运动队、体科所、综合院校体育系、综合院校的人体工效学方向）肌肉疲劳的测定无论在康复医学还是体育科研都有重要意义有研究表明，中位频率在肌肉疲劳时向低频转移，并与肌肉疲劳有较好的相关性。病人是否容易疲劳和疲劳太快?治疗后是否耐受疲劳？多长？什么样的训练能提高对疲劳的耐受？揭示肢体有无残疾、确定步态异常的性质和程度，为进行行走功能评定和矫治异常步态提供必要的依据。(例如：某患者根据其他康复评定结果认为股四头肌的肌张力正常且无肌痉挛，但是通过步态分析却可能发现股四头肌的异常运动。)通过对康复训练前后的步态检查和手术、安装支具前后步态的对比，可以定量地、客观的反映患者治疗前后的功能状态，为确立有效的康复训练方案提供依据，尤其在偏瘫康复中应用广泛。4.5步态分析（康复科、神经科、骨科、各体育学校、竞技运动队、体科所、综合院校体育系、综合院校的人体工效学方向）股内侧肌股外侧肌股直肌股二头肌短头股薄肌缝匠肌股二头肌长头半膜肌半腱肌股中间肌膝关节的角度(屈曲度)60°40°20°步态循环%5010001231627587ICLRMSTTSTPSWISWMSWTSW4.6运动学研究（各体育学校、竞技运动队、体科所、综合院校体育系、综合院校的人体工效学方向）sEMG为体育科学的研究提供了重要的依据与评价方法，它可以在运动过程中间接测定肌肉力量，也可以进行运动技术分析。其应用机理是肌肉收缩强度越大，肌电图的幅度增加。4.7肌电图的运动学等速锻炼步态分析跳跃手法肌肉测试强度测量2和3维运动分析单用EMG足底开关和量角仪测力板力矩－角度－速度立－角度力－位置