肌电信号检测的普遍问题.ppt

肌电信号的检测与处理 4.5 肌电信号检测 的普遍问题 一、概述 1、肌肉电现象 由神经系统传来的兴奋冲动在运动终板处 造成乙酰胆硷的释放，在肌纤维上形成可传 导的动作电位。而运动单位动作电位在传导 过程中出现的容积导体电现象，在人体中形 成随时间变化，且具有一定空间分布的电场 ，称为肌肉电现象。 2、肌电检测与处理的应用 （1）临床使用领域 肌电图机：快速精确的检测和记录肌电 信号。 （2）运动训练和生物力学研究领域 二、容积导体导电与介质的影响 在肌电信号检测中，肌纤维处于容积导 体中，产生动作电位，而通过容积导体 记录到的肌电单位是具有一定分布的几 百条肌纤维的电活动。 二、容积导体导电与介质的影响 研究问题： 在临床上，单一运动单位动作电位的波 形对诊断具有实际意义，因此通过信号 处理提取单一运动单位动作电位波形， 并分析波形的特征是肌电检测的重要问 题。 三、肌电信号检测中的主要问题 1、肌电检测系统的构成 受 试 者 生物电极放大系统 显示与记录 装 置 放大系统 信 号 处 理 刺激器 2、肌电信号检测的主要问 题 生物电极的电学特性和电化学特性 。 干扰与噪声的影响。 安全问题 1、生物电极的电学特性和电化学 特性 作用：生物电极在肌电检测中完成换能 的作用，即将生物体内的离子电流转化 为电子电流，且保证不失真和不引入外 部干扰与噪声。 2、干扰与噪声的影响 干扰：外部干扰源对被侧信号的扰动。 噪声：测量系统内部固有的扰动。 肌电放大系统设计的问题： 低噪声的电子线路设计，减少噪声与干 扰的不利影响。 3、安全问题 安全问题 ： 系统测试的稳定可靠和不易发生造作失误 不会对人体造成伤害 在仪器设计中，必须符合安全方面国家制 定的标准。 四、生物电极的基本特性 1、肌电极的分类 针电极 表面皮肤电极 肌电极的分类比较 针电极表面皮肤电极 特点电极与身体的接 触面积小，作用 区域小，受试者 有一定损伤。 使用简便，对受试 者无损害，作用区 域大，测量存在不 一致性。 使用领域 临床医学，提取 单一运动单位 动作电位 运动生物力学，假 肢控制领域。 2、电极的一些基本结论 （1）半电池电势现象 产生：电荷携带者在金属电极与电解质溶液之 间的接界处互换电荷，引起接界处离子浓度发 生变化，形成电偶层，产生电势差，又称为半 电池电势。 影响：由于肌电检测中，半电池电势不稳定， 在测量系统中产生噪声或引起记录基线的漂移 。 半电池电势现象 解决问题： 在电极设计和选用时，要尽量使用半电池 电动势小且稳定、不易级化的材料； 在电路设计中，要设法使电极电位与被测 信号分离，消除电极噪声的影响； 提高测量电路的输入阻抗，减小电极级化 电位影响。 2、电极的一些基本结论 （2）电容现象 在肌电检测中，接界处存在电容，电极 呈现一定的阻抗特性。 五、肌电测量中的干扰与噪 声 1、干扰源及干扰的引入方式 （1）干扰源 能够发出一定的电磁能量而影响周围电路 正常工作的物体或设备统称为干扰源。 工频干扰：存在220v交流供电线路及电器 是最直接的50Hz干扰源，称为工频干扰。 1、干扰源及干扰的引入方 式 （2）干扰进入系统的途径 传导偶合 公共阻抗的偶合 近场感应偶合 三种干扰途径的比较 比较传导偶 合 公共阻抗的偶 合 近场感应偶合 引入导线传 播 内部个单元之 间或两组测量 系统 之间存在 公共阻抗 以电场为 主的 电容性偶合以 磁场为主的电 感性偶合 措施对交流 电源线 或 消除工频近场 偶合干扰 2、工频干扰 在肌电测量中工频干扰的表现： 50Hz的电场干扰 50Hz的磁场干扰 两种干扰的比较 比较50Hz的电场干 扰 50Hz的磁场干扰 引入分布电容中形成 的位移电流 通过感性偶合引入 措施通过提高放大系 统的共模抑制能 力，抑制干扰 增大信号线和干扰 源之间的距离 合理接地的措施 合理设计电路的接地方式是抑制干扰比不可 少的措施： 接地良好，减小公共阻抗产生的干扰电压和 抑制容性偶合。 避免形成接地环路而产生接地电位差或引入 磁场干扰，以避免由于测试系统与人体之间 地电位的差异而引入干扰。 3、测量系统的噪声 放大电路的噪声源： 有源器件 无源器件 4、实现系统低噪声设计的一些措施 选用低噪声的元器件 选择