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）量度（v2/Hertz）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 150v左右术后：被动活动，未见异常增高波形；自主收缩峰值高达 360v术前自主收缩： 术前肌力差，最大值150v术后自主收缩： 术后肌力好转，最大值 360v术前被动收缩： 术前肌张力高，平均值 20v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 ）n 腰部肌肉收缩协调性n 肌肉疲劳程度n 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 )604020步态循环 %501000 1231627587IC LRMSTTSTPSW ISWMSWTSW4.6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、