表面肌電圖基礎(chǔ)知識(shí)

1、一、表面肌電圖的原理一、表面肌電圖的原理雙極電極的模型雙極電極的模型表面肌電圖表面肌電圖:肌肉在運(yùn)動(dòng)或收縮過程中會(huì)產(chǎn)生生物電，肌肉在運(yùn)動(dòng)或收縮過程中會(huì)產(chǎn)生生物電，在皮膚表面通過兩個(gè)測(cè)量電極測(cè)量生物電的電壓值，在皮膚表面通過兩個(gè)測(cè)量電極測(cè)量生物電的電壓值，經(jīng)過放大器放大、記錄后所得到的圖形經(jīng)過放大器放大、記錄后所得到的圖形 ，稱為表面，稱為表面肌電圖。肌電圖。表面肌電信號(hào)示意圖表面肌電信號(hào)示意圖圖形顯示的是一塊肌圖形顯示的是一塊肌肉的許多肌纖維的電肉的許多肌纖維的電壓值疊加后的效果。壓值疊加后的效果。 產(chǎn)品產(chǎn)品特點(diǎn)特點(diǎn) 表面肌電圖表面肌電圖 針肌電圖針肌電圖定義定義 表面肌電信圖是從皮膚表面通過

2、電極表面肌電信圖是從皮膚表面通過電極引導(dǎo)、放大、顯示和記錄下來的神經(jīng)肌肉引導(dǎo)、放大、顯示和記錄下來的神經(jīng)肌肉系統(tǒng)活動(dòng)時(shí)的生物電信號(hào)。系統(tǒng)活動(dòng)時(shí)的生物電信號(hào)。主要是運(yùn)動(dòng)功主要是運(yùn)動(dòng)功能障礙的評(píng)估。能障礙的評(píng)估。 針肌電圖是針肌電圖是應(yīng)用電子學(xué)儀器記錄肌肉靜止或收縮應(yīng)用電子學(xué)儀器記錄肌肉靜止或收縮時(shí)的電活動(dòng)，及應(yīng)用電刺激檢查神經(jīng)、肌肉興奮及傳時(shí)的電活動(dòng)，及應(yīng)用電刺激檢查神經(jīng)、肌肉興奮及傳導(dǎo)功能的方法。導(dǎo)功能的方法。通過此檢查可以確定周圍神經(jīng)、神經(jīng)通過此檢查可以確定周圍神經(jīng)、神經(jīng)元、神經(jīng)肌肉接頭及肌肉本身的功能狀態(tài)。元、神經(jīng)肌肉接頭及肌肉本身的功能狀態(tài)。儀器通道儀器通道 多為多為1010通道，最多可

3、達(dá)到通道，最多可達(dá)到4040通道。通道。 多為多為2-42-4通道。通道。應(yīng)用領(lǐng)域應(yīng)用領(lǐng)域 醫(yī)院神經(jīng)科、康復(fù)科：醫(yī)院神經(jīng)科、康復(fù)科：肌力、肌張力、肌力、肌張力、協(xié)調(diào)性、步協(xié)調(diào)性、步 態(tài)分析評(píng)定、腦癱評(píng)定、斜態(tài)分析評(píng)定、腦癱評(píng)定、斜頸、下背痛頸、下背痛 體育：體育：運(yùn)動(dòng)員動(dòng)作分析及運(yùn)動(dòng)員損傷評(píng)運(yùn)動(dòng)員動(dòng)作分析及運(yùn)動(dòng)員損傷評(píng)定定 人機(jī)工程學(xué)：人機(jī)工程學(xué)：人體工程學(xué)設(shè)計(jì)及科研、人體工程學(xué)設(shè)計(jì)及科研、工傷（職業(yè)?。┡卸ü殬I(yè)?。┡卸?醫(yī)院神經(jīng)科：醫(yī)院神經(jīng)科：運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元疾病：神經(jīng)根與神經(jīng)叢運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元疾?。荷窠?jīng)根與神經(jīng)叢疾病疾病; ;周圍神經(jīng)病周圍神經(jīng)病; ;單神經(jīng)病和嵌壓性神經(jīng)病及顱神經(jīng)單神經(jīng)病和嵌壓

4、性神經(jīng)病及顱神經(jīng)疾病疾病; ;神經(jīng)肌肉接頭傳遞障礙性疾病神經(jīng)肌肉接頭傳遞障礙性疾病 肌肉疾?。杭∪饧膊。阂约∪猱惓；顒?dòng)為特征的神經(jīng)肌肉疾以肌肉異常活動(dòng)為特征的神經(jīng)肌肉疾病病神經(jīng)科應(yīng)用神經(jīng)科應(yīng)用 神經(jīng)科：神經(jīng)科：中風(fēng)病人急性期的運(yùn)動(dòng)功能中風(fēng)病人急性期的運(yùn)動(dòng)功能障礙的康復(fù)評(píng)估，包括病人的肌力，肌張障礙的康復(fù)評(píng)估，包括病人的肌力，肌張力的定量評(píng)估，運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)能力的評(píng)估等。力的定量評(píng)估，運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)能力的評(píng)估等。 神經(jīng)科：神經(jīng)科：神經(jīng)源性疾病和肌源性疾病的鑒別診斷，神經(jīng)源性疾病和肌源性疾病的鑒別診斷，創(chuàng)傷情況創(chuàng)傷情況 無創(chuàng)，可反復(fù)多次檢查，無創(chuàng)，可反復(fù)多次檢查， 肌電圖檢查多用針電極及應(yīng)用電刺激（神經(jīng)傳導(dǎo)）

5、肌電圖檢查多用針電極及應(yīng)用電刺激（神經(jīng)傳導(dǎo)）技術(shù)，檢查過程中有一定的痛苦及損傷技術(shù)，檢查過程中有一定的痛苦及損傷 。 擴(kuò)展功能擴(kuò)展功能 表面肌電傳感器結(jié)合關(guān)節(jié)角度、壓力表面肌電傳感器結(jié)合關(guān)節(jié)角度、壓力等進(jìn)行全方位的檢查分析，對(duì)臨床的步態(tài)等進(jìn)行全方位的檢查分析，對(duì)臨床的步態(tài)分析給出綜合的指導(dǎo)分析給出綜合的指導(dǎo) 以探測(cè)感覺運(yùn)動(dòng)神經(jīng)靜息、動(dòng)作電位為主，還可以探測(cè)感覺運(yùn)動(dòng)神經(jīng)靜息、動(dòng)作電位為主，還可做誘發(fā)電位做誘發(fā)電位 檢查項(xiàng)目檢查項(xiàng)目 時(shí)域指標(biāo)：時(shí)域指標(biāo)：原始表面肌電圖、均方根原始表面肌電圖、均方根分析、積分肌電圖分析、積分肌電圖 頻域指標(biāo)：頻域指標(biāo)：中位頻率、平均功率頻率中位頻率、平均功率頻率.

6、. 定量肌電圖（定量肌電圖（MUPMUP分析），神經(jīng)電圖（運(yùn)動(dòng)神經(jīng)分析），神經(jīng)電圖（運(yùn)動(dòng)神經(jīng)和感覺神經(jīng)傳導(dǎo)），和感覺神經(jīng)傳導(dǎo)），H H反射，反射，F(xiàn) F波等波等二、電極片的貼放及波形的采集二、電極片的貼放及波形的采集1 關(guān)于所使用的表面電極關(guān)于所使用的表面電極兩表面電極片與電極線要固定好。兩表面電極片與電極線要固定好。 2 主要骨骼肌的電極擺放點(diǎn)的參主要骨骼肌的電極擺放點(diǎn)的參考位置考位置電極片要放在要測(cè)量骨骼肌的肌腹電極片要放在要測(cè)量骨骼肌的肌腹中央部位。中央部位。3 參考電極的擺放參考電極的擺放參考電極一般放置于沒有肌肉的骨參考電極一般放置于沒有肌肉的骨性標(biāo)志上。性標(biāo)志上。干擾因素干擾因素解

7、決方法解決方法劣質(zhì)電極劣質(zhì)電極更換電極更換電極皮膚不夠清潔皮膚不夠清潔用酒精清潔皮膚用酒精清潔皮膚毛發(fā)毛發(fā)必要時(shí)可刮去毛發(fā)必要時(shí)可刮去毛發(fā)射頻干擾（短波，微波等電磁干擾）射頻干擾（短波，微波等電磁干擾）關(guān)閉射頻干擾源或遠(yuǎn)離射頻發(fā)射源關(guān)閉射頻干擾源或遠(yuǎn)離射頻發(fā)射源表面肌電圖的分析包括時(shí)域分析和頻域分析：表面肌電圖的分析包括時(shí)域分析和頻域分析：時(shí)域分析以時(shí)間為函數(shù)的圖形，橫坐標(biāo)為時(shí)間，縱坐標(biāo)為時(shí)域分析以時(shí)間為函數(shù)的圖形，橫坐標(biāo)為時(shí)間，縱坐標(biāo)為幅值；幅值；頻域分析以頻率為函數(shù)的圖形，橫坐標(biāo)為頻率，縱坐標(biāo)為頻域分析以頻率為函數(shù)的圖形，橫坐標(biāo)為頻率，縱坐標(biāo)為波幅或功率。波幅或功率。三、表面肌電信號(hào)分析三

8、、表面肌電信號(hào)分析時(shí)域波形分析頻域波形分析3.1時(shí)域分析時(shí)域分析峰值峰值波型平均值波型平均值波型面積波型面積原始信號(hào)原始信號(hào)正波信號(hào)正波信號(hào)（肌電信號(hào)只有（肌電信號(hào)只有正波后才可做平正波后才可做平均值、峰值和面均值、峰值和面積計(jì)算）積計(jì)算）峰值：峰值：肌電信號(hào)幅度出現(xiàn)的最高值；波形平均值：波形平均值：是一段時(shí)間內(nèi)瞬間肌電圖振幅的平均，其變化主要反映肌肉活動(dòng)時(shí)運(yùn)動(dòng)單位激活的數(shù)量、參與活動(dòng)的運(yùn)動(dòng)單位類型以及其同步化程度，與不同肌肉負(fù)荷強(qiáng)度條件下的中樞控制功能有關(guān)。 ）波形面積：波形面積：肌電信號(hào)下面振幅的積分面積；反映的是一定時(shí)間內(nèi)肌肉中參與活動(dòng)的運(yùn)動(dòng)單位的放電總量，即在時(shí)間不變的前提下其值的大小

9、在一定程度上反映了參加工作的運(yùn)動(dòng)單位的數(shù)量多少和每個(gè)運(yùn)動(dòng)單位的放電大小，體現(xiàn)肌肉在單位時(shí)間內(nèi)的收縮特性 ）3.2頻域分析頻域分析高峰高峰中位頻率中位頻率平均頻率平均頻率總功率總功率頻率（頻率（Hz）量度（量度（v2/Hertz） 時(shí)域的肌電原始信號(hào)進(jìn)行快速傅立葉轉(zhuǎn)換時(shí)域的肌電原始信號(hào)進(jìn)行快速傅立葉轉(zhuǎn)換(FFT)，轉(zhuǎn)換為橫坐標(biāo)為頻率，轉(zhuǎn)換為橫坐標(biāo)為頻率，縱坐標(biāo)為波幅或功率的圖形；獲得表面肌電信號(hào)的頻譜或功率譜，反映表面肌縱坐標(biāo)為波幅或功率的圖形；獲得表面肌電信號(hào)的頻譜或功率譜，反映表面肌電信號(hào)在不同頻率分量的變化，較好地在頻率維度上反映表面肌電的變化。目電信號(hào)在不同頻率分量的變化，較好地在頻率維

10、度上反映表面肌電的變化。目前，在頻域分析方面常用以下兩種指標(biāo)進(jìn)行分析，即平均功率頻率和中位頻率。前，在頻域分析方面常用以下兩種指標(biāo)進(jìn)行分析，即平均功率頻率和中位頻率。中位頻率中位頻率：將功率譜面積等分的那點(diǎn)對(duì)應(yīng)的頻率。平均頻率平均頻率：頻率的平均值。過零率過零率 ：是信號(hào)在單位時(shí)間內(nèi)的穿過基線的次數(shù)。平均功率頻率和中位頻率則是臨床判別肌肉活動(dòng)時(shí)的疲勞平均功率頻率和中位頻率則是臨床判別肌肉活動(dòng)時(shí)的疲勞度的最常用指標(biāo)度的最常用指標(biāo) 。 表面肌電圖的信號(hào)檢測(cè)是一種無創(chuàng)表面肌電圖的信號(hào)檢測(cè)是一種無創(chuàng)電生理檢測(cè)方法，其信號(hào)的檢測(cè)分析在電生理檢測(cè)方法，其信號(hào)的檢測(cè)分析在臨床診斷、康復(fù)醫(yī)學(xué)及運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)中具有臨

11、床診斷、康復(fù)醫(yī)學(xué)及運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)中具有重要意義。重要意義。 四、表面肌電臨床應(yīng)用四、表面肌電臨床應(yīng)用4.1腦癱、卒中后偏癱評(píng)估（腦癱、卒中后偏癱評(píng)估（神經(jīng)內(nèi)科、康復(fù)科神經(jīng)內(nèi)科、康復(fù)科） sEMG進(jìn)行肌力、肌張力評(píng)估可以盡量減少測(cè)試者主觀評(píng)價(jià)的進(jìn)行肌力、肌張力評(píng)估可以盡量減少測(cè)試者主觀評(píng)價(jià)的誤差，采集的數(shù)據(jù)即反映肌肉收縮力。誤差，采集的數(shù)據(jù)即反映肌肉收縮力。評(píng)估治療患者受損神經(jīng)肌肉功能的變化狀況及與健側(cè)的差異評(píng)估治療患者受損神經(jīng)肌肉功能的變化狀況及與健側(cè)的差異觀察治療前后患側(cè)神經(jīng)肌肉功能的進(jìn)步情況并據(jù)此制定和調(diào)整下一觀察治療前后患側(cè)神經(jīng)肌肉功能的進(jìn)步情況并據(jù)此制定和調(diào)整下一步的治療方案。步的治療方案。

12、病例解析病例解析:（8歲腦癱患兒采集某塊肌肉的肌電信號(hào)歲腦癱患兒采集某塊肌肉的肌電信號(hào)）結(jié)論：結(jié)論：術(shù)前：被動(dòng)活動(dòng)有異常增高的峰；自主收縮僅在術(shù)前：被動(dòng)活動(dòng)有異常增高的峰；自主收縮僅在150v左右左右術(shù)后：被動(dòng)活動(dòng)，未見異常增高波形；自主收縮峰值高達(dá)術(shù)后：被動(dòng)活動(dòng)，未見異常增高波形；自主收縮峰值高達(dá)360v術(shù)前自主收縮：術(shù)前自主收縮：術(shù)術(shù)前肌力差，最大值前肌力差，最大值150v術(shù)后自主收縮：術(shù)后自主收縮： 術(shù)術(shù)后肌力好轉(zhuǎn)，最大后肌力好轉(zhuǎn)，最大值值360v術(shù)前被動(dòng)收縮：術(shù)前被動(dòng)收縮：術(shù)術(shù)前肌張力高，平均前肌張力高，平均值值20v術(shù)后被動(dòng)收縮：術(shù)后被動(dòng)收縮：術(shù)術(shù)后基本正常后基本正常術(shù)前術(shù)后4.2疼

13、痛評(píng)估（疼痛評(píng)估（康復(fù)科、疼痛診療研究中心、疼痛科、康復(fù)科、疼痛診療研究中心、疼痛科、骨科骨科）n腰部肌肉收縮協(xié)調(diào)性腰部肌肉收縮協(xié)調(diào)性n肌肉疲勞程度肌肉疲勞程度n肌肉收縮力量肌肉收縮力量腰痛病人腰部的易疲勞測(cè)試或術(shù)后肌肉耐疲勞效果測(cè)試；腰痛病人腰部的易疲勞測(cè)試或術(shù)后肌肉耐疲勞效果測(cè)試；輔助診斷腰背部疾患評(píng)估椎旁肌功能；輔助診斷腰背部疾患評(píng)估椎旁肌功能；在手術(shù)、外傷、頸肩腰腿痛及其他肌肉功能障礙情況下，在手術(shù)、外傷、頸肩腰腿痛及其他肌肉功能障礙情況下，通過潛在的肌電信號(hào)改變確定肌肉的功能障礙、疼痛等嚴(yán)通過潛在的肌電信號(hào)改變確定肌肉的功能障礙、疼痛等嚴(yán)重程度。重程度。評(píng)價(jià)肌肉功能水平及評(píng)價(jià)肌肉功能

14、水平及狀態(tài)，為腰痛病人尋狀態(tài)，為腰痛病人尋找臨床指標(biāo)找臨床指標(biāo)4.3脊柱側(cè)彎、斜頸評(píng)估脊柱側(cè)彎、斜頸評(píng)估（兒科、康復(fù)科兒科、康復(fù)科）臨床研究：臨床研究： 記錄患者凸、凹側(cè)椎旁肌表面肌電信號(hào)頻域指標(biāo)中位頻率、平記錄患者凸、凹側(cè)椎旁肌表面肌電信號(hào)頻域指標(biāo)中位頻率、平均功率頻率、過零點(diǎn)率。均功率頻率、過零點(diǎn)率。結(jié)果：結(jié)果： 1.患者頂椎區(qū)凸、凹側(cè)中位頻率、平均功率頻率、過零點(diǎn)率波形患者頂椎區(qū)凸、凹側(cè)中位頻率、平均功率頻率、過零點(diǎn)率波形曲線波幅較其他測(cè)試部位低平、數(shù)值降低；曲線波幅較其他測(cè)試部位低平、數(shù)值降低； 2.中位頻率斜率、平均功率頻率斜率、過零點(diǎn)率斜率隨運(yùn)動(dòng)負(fù)荷中位頻率斜率、平均功率頻率斜率、

15、過零點(diǎn)率斜率隨運(yùn)動(dòng)負(fù)荷時(shí)間的延長均呈線性遞減。時(shí)間的延長均呈線性遞減。結(jié)論：患者脊柱旁頂椎區(qū)椎旁肌耐力較差結(jié)論：患者脊柱旁頂椎區(qū)椎旁肌耐力較差,容易疲勞容易疲勞,表面肌電圖可用表面肌電圖可用作評(píng)定脊柱旁凸、凹側(cè)肌電活動(dòng)差別的客觀指標(biāo)之一作評(píng)定脊柱旁凸、凹側(cè)肌電活動(dòng)差別的客觀指標(biāo)之一,具有較好的具有較好的臨床應(yīng)用價(jià)值。臨床應(yīng)用價(jià)值。4.4疲勞研究（疲勞研究（康復(fù)科、各體育學(xué)校、競技運(yùn)動(dòng)隊(duì)、康復(fù)科、各體育學(xué)校、競技運(yùn)動(dòng)隊(duì)、體科所、綜合院校體育系、綜合院校的人體工效學(xué)方體科所、綜合院校體育系、綜合院校的人體工效學(xué)方向向 ）肌肉疲勞的測(cè)定無論在康復(fù)醫(yī)學(xué)還肌肉疲勞的測(cè)定無論在康復(fù)醫(yī)學(xué)還是體育科研都有重要

16、意義是體育科研都有重要意義有研究表明，中位頻率在肌肉疲勞有研究表明，中位頻率在肌肉疲勞時(shí)向低頻轉(zhuǎn)移，并與肌肉疲勞有較時(shí)向低頻轉(zhuǎn)移，并與肌肉疲勞有較好的相關(guān)性。好的相關(guān)性。病人是否容易疲勞和疲勞太快病人是否容易疲勞和疲勞太快?治療后是否耐受疲勞？多長？治療后是否耐受疲勞？多長？什么樣的訓(xùn)練能提高對(duì)疲勞的什么樣的訓(xùn)練能提高對(duì)疲勞的耐受？耐受？ 揭示肢體有無殘疾、確定揭示肢體有無殘疾、確定步態(tài)異常的性質(zhì)和程度，為進(jìn)步態(tài)異常的性質(zhì)和程度，為進(jìn)行行走功能評(píng)定和矯治異常步行行走功能評(píng)定和矯治異常步態(tài)提供必要的依據(jù)。態(tài)提供必要的依據(jù)。( (例如：例如：某患者根據(jù)其他康復(fù)評(píng)定結(jié)果某患者根據(jù)其他康復(fù)評(píng)定結(jié)果認(rèn)為

17、股四頭肌的肌張力正常且認(rèn)為股四頭肌的肌張力正常且無肌痙攣，但是通過步態(tài)分析無肌痙攣，但是通過步態(tài)分析卻可能發(fā)現(xiàn)股四頭肌的異常運(yùn)卻可能發(fā)現(xiàn)股四頭肌的異常運(yùn)動(dòng)。動(dòng)。) 通過對(duì)康復(fù)訓(xùn)練前后的步通過對(duì)康復(fù)訓(xùn)練前后的步態(tài)檢查和手術(shù)、安裝支具前后態(tài)檢查和手術(shù)、安裝支具前后步態(tài)的對(duì)比，可以定量地、客步態(tài)的對(duì)比，可以定量地、客觀的反映患者治療前后的功能觀的反映患者治療前后的功能狀態(tài)，為確立有效的康復(fù)訓(xùn)練狀態(tài)，為確立有效的康復(fù)訓(xùn)練方案提供依據(jù)，尤其在偏癱康方案提供依據(jù)，尤其在偏癱康復(fù)中應(yīng)用廣泛。復(fù)中應(yīng)用廣泛。 4.5步態(tài)分析步態(tài)分析（康復(fù)科、神經(jīng)科、骨科、各體育學(xué)校、（康復(fù)科、神經(jīng)科、骨科、各體育學(xué)校、競技運(yùn)動(dòng)隊(duì)、體科所、綜合院校體育系、綜合院校的競技運(yùn)動(dòng)隊(duì)、體科所、綜合院校體育系、綜合院校的人體工效學(xué)方向人體工效學(xué)方向 ）股內(nèi)側(cè)肌股內(nèi)側(cè)肌股外側(cè)肌股外側(cè)肌股直肌股直肌股二頭肌短頭股二頭肌短頭股薄肌股薄肌縫匠肌縫匠肌股二頭肌長頭股二頭肌長頭半膜肌半膜肌半腱肌半腱肌股中間肌股中間肌膝關(guān)節(jié)的角度膝關(guān)節(jié)的角度(屈曲度屈曲度)604020步態(tài)循環(huán)步態(tài)循環(huán) %501000 1231627587ICLRMSTTSTPSWISWMSWTSW4.6運(yùn)動(dòng)學(xué)研究（運(yùn)動(dòng)學(xué)研究（各體育學(xué)校、競技運(yùn)動(dòng)隊(duì)、體各體育學(xué)校、競技運(yùn)動(dòng)隊(duì)、體科所、綜合院校體育系、綜合院校的人體工效學(xué)科所、綜合院校體育系、綜合院校的人體工效學(xué)方向