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肌电学第一章骨胳肌电图第一节概述肌电图 eletromyography EMG 是研究或检测肌肉生物电活动 借以判断神经肌肉系统机能及形态学变化 并有助于神经肌肉系统的研究或提供临床诊断的科学 整个运动系统 包括上运动神经元 皮质和脊髓 下运动神经元 前角细胞和神经轴索 神经肌肉接头及肌肉各个环节的损害均能导致肌电图的改变 1 皮层脊髓束 皮层脑干束 脊髓 延髓锥体 内囊 4 6 3 1 2区 运动传导通路 大脑皮层 旁锥体系 皮层起源锥体外系 经典锥体外系 运动皮层 感觉皮层 皮层下中枢 锥体外系 锥体系 锥体系 脑神经运动核 2 脊髓前角 运动神经元 最后公路 皮层等高位中枢的下传信息 皮肤 肌肉 关节等传入信息 骨骼肌 牵张反射 最后公路原则 运动单位 motorunit 一个 运动神经元及其所支配的全部肌纤维所组成的功能单位称为运动单位 3 神经 骨骼肌接头的兴奋传递Thetransmissionofneuromuscularjunction1 神经 骨骼肌接头的功能结构 接头前膜 终板前膜 一个运动神经末梢内大约含有30万个囊泡 内含乙酰胆碱 Ach 接头间隙 10 50nm 含有胆碱酯酶 可在2 0ms内水解一次神经冲动所释放的乙酰胆碱 接头后膜 终板后膜 分布有N2型胆碱受体 被Ach激活开放后 Na 内流 产生终板电位 接头间隙 4 2 神经 骨骼肌接头处的兴奋传递过程 神经冲动传至轴突末梢 接头前膜 前膜Ca2 通道开放 膜外Ca2 内流 前膜内囊泡移动 融合 破裂 ACh释放 ACh与终板膜上的N2受体结合 终板膜对Na K 尤其是Na 通透性 终板膜去极化 终板电位 EPP EPP总和达到阈电位 骨骼肌膜爆发动作电位 经间隙扩散 5 神经肌肉接头处的兴奋传递过程ThetransmissionofNeuromuscularjunction 6 一 四种针电极从上至下是 1 同心圆电极2 双极电极3 多导电极的局部4 单极电极的局部 上为引导电极 下为无关电极 7 二 表面电极 8 对任何一块肌肉进行肌电图测定 都包括三个步骤 1 肌肉静息状态时检查 令患者放松 此时应无电位产生 荧光屏上为一直线 插入针电极后可观察 1 插入电位 插入针电极时引起的电位变化 观察其振幅 时限 有无继发性影响如纤颤电位 正相电位等 2 静息电位 观察肌肉在不收缩时是否有异常自发电活动 电极要插入肌肉的不同方向 每个方向可分三种不同深度进针 以更详细观察受检肌肉的全貌 2 轻收缩状态时检查 令患者轻微收缩所要检查的肌肉 此时主要测定运动单位电位的时限 波幅 波形 通常每块肌肉测定20个电位 这就要求经常变换电极的位置 3 大力收缩状态时检查 令患者大力收缩所要检查的肌肉 以观察运动单位电位的数量 波幅及持续放电能力 9 第二节正常肌电图一 插入电位针电极插入肌肉机械性刺激肌肉纤维 可产生一个电位爆发 时限平均为465 3 2 73ms 插入电位与神经支配无关 针极移动一旦停止 插入电位即消失 插入电位的诊断意义不大 在失神经和炎症情况下 插人电位增大增宽 在肌肉缺血性病变中 插入电位消失则为肌肉坏死的征象 二 终板电位在终板区进行记录 正常肌肉可出现二种自发电活动 称终板电位和终板噪声 终板电位呈单相或双相 先呈负相 这可与纤颤电位相鉴别 波幅可达250 V 时限1 5ms 终板噪声的特点是基线的不规则变动 终板电位是自然生理现象 可在完全正常的肌肉中见到 故无诊断价值 重要的是要与纤颤电位相鉴别 10 插入电活动 上 终板噪声下 终板电位 11 三 正常运动单位正常肌肉作轻度收缩时可出现单个运动单位电位 它记录的是一个前角细胞所支配的一组肌纤维产生的电位总和 运动单位电位的时限 波形 波幅变化较大 因为不同肌肉不同点的神经支配比例不同 且年龄 电极的位置都是影响记录的因素 所以通常在肌肉的各点测定20个电位参数取其平均值 结果才可靠 肌肉作轻度收缩时用同心针电极从20个不同部位记录下来的30岁正常人肱二头肌的运动单位电 12 a 正常肌肉的轻用力 单纯相 b 中等用力 混合相 c 用力时的肌电图 干扰相 13 运动单位电位分析指标有以下三方面 一 时限这是最有诊断价值的指标 测定方法是从电位偏离基线起到恢复至基线的时间 温度对时限的影响不明显 而不同年龄 不同肌肉的时限数值差异较大 二 波幅波幅是亚运动单位肌纤维兴奋时动作电位幅度的总和 通常测定其峰 峰值 波幅的大小受电极的类型 电极位置等因素影响 与年龄有密切关系 故肌肉平均波幅的大小对诊断有一定参考价值 三 波形正常运动单位电位通常为单相 双相 三相波 共占80 左右 五相以上称为多相电位 正常肌肉多相电位多在5 10 之间 位相测定是以电位从离开基线再回到基线的次数来计算的 14 运动单位的时限 波幅和波形相数的测定方法 15 肌肉的多相电位上 神经源性病变下 肌源性病变 16 第三节异常肌电图一 肌肉放松状态时异常肌电图 一 插入电位的异常1 插入电位减弱或消失 重症进行性脊肌萎缩症 废用性肌萎缩 肌内纤维化以及肌纤维兴奋性降低时 插入电位可减弱或消失 2 插入电位延长 针电极插入或移动位置时 可诱发各种类型的较长时间的反复放电 这些异常放电可称为纤颤电位 正相电位 束颤电位或肌强直电位组成 有时为一种 有时为几种同时出现 临床意义在后分别叙述 二 纤颤电位纤颤电位为失神经支配下单肌纤维的动作电位 波形可为单相 双相或三相 以双相多见 起始第一相常为正相 随后是一负相 时限范围是1 5ms 波幅一般为20 200 V 通过扩音器可听到很清脆的破碎声 17 纤颤电位产生的原理 普遍认为由于失神经支配的肌肉纤维运动终板后膜对乙酰胆碱的敏感性升高容易引起去极化 导致肌纤维兴奋 也有认为系失神经支配的肌纤维静息电位降低而致自动去极化出现的动作电位 纤颤电位通常在神经损伤14 20d开始出现 21d最活跃 神经再生过程中纤颤电位逐渐减少或消失 但也有人在神经损伤数年或数十年后仍残留有纤颤电位 温度增高可使纤颤电位增加 反之则减少 纤颤电位的临床意义 凡下运动神经元损伤 肌纤维失神经支配均可产生纤颤电位 如前角病变 神经丛 神经根 周围神经病变等 肌原性病变亦可出现纤颤电位 此时须结合病史及肌电图其它指标方可作出诊断 上运动神经元病变 废用性肌萎缩一般不出现纤颤电位 18 三 正相电位正相电位常与纤颤电位伴发 波形特点为双相 呈 V 字形 起始为一正相 之后为一时限较宽 波幅较低的负向 时限为10 100ms 通过扩音器可听到粗钝的 砰砰 声 正相电位发生原理尚无确切解释 有人认为其与纤颤电位发生原理相同 正相电位的临床意义同纤颤电位 为失神经支配的肌纤维变性的指标 但纤颤电位出现往往较正相电位为早 肌原性疾病也偶见正相电位 纤颤电位及正锐波 右下 19 四 束颤电位束颤肉眼可见 束颤电位是一组运动单位电位的自发放电 可为各种位相 波幅一般 2mV 时限2 10ms 部分可达20ms 束颤电位起源仍不明 有认为是脊髓前角细胞兴奋性升高或因病变刺激周围神经根 丛 干时的轴突反射所致 束颤电位本身不能认为是异常 可见于正常人 但多在前角细胞病变 神经根病变 嵌压性神经病等下运动神经元病变时出现 五 肌强直电位强直电位是插入或移动电极后出现的节律性放电 持续相当一段时间 波形可由正相电位 纤颤电位等组成 自扩音器可听到类似 飞机俯冲轰鸣音 很有特征性 肌强直电位发生原理尚不明确 但认为与安静时肌膜的氯离子电导性减少有关 肌强直电位见于先天性肌强直 萎缩性肌强直 副肌强直患者 也可见于高钾型周期性麻痹 多发性肌炎等症 20 神经源性病变 外伤性臂丛轻瘫 从肱二头肌记录的运动单位电位 下为最大用力收缩干扰相 21 二 异常运动单位电位 一 时限的异常肌肉运动单位电位时限大于正常值的20 即表示运动单位电位时限增宽 主要见于下运动神经元病变 如运动神经元病 神经根病变 周围神经病等症 时限增宽的原因是运动单元范围增大 再生的神经纤维支配了更多的肌纤维所致 肌肉运动单位电位时限小于正常值的20 即表示运动单位电位的时限缩短 主要见于肌原性损害 如进行性肌营养不良 先天性肌病 肌炎等症 其原因系以上病症者运动单元不同程度的肌纤维丧失所致 22 二 波幅的异常运动单位电位的波幅的诊断意义不如时限 常结合时限的改变作出诊断 波幅增高提示神经原性受损 波幅降低提示肌原性受损 但在神经损伤的早期 神经再生初期波幅也可降低 三 波形的异常主要为多相电位增多 位相超过5相以上甚至达数十相 多相电位增多可见于神经原性受损和肌原性受损 其产生原因为当神经或肌纤维损伤后末梢神经或肌纤维的兴奋及传导呈现时间差异 参加收缩的肌纤维不同步所致 多相电位的增多要结合时限和波幅改变方可作出正确诊断 23 三 大力收缩时异常改变下运动神经元病变 大力收缩时运动单位电位数量可减少 根据病变程度不同 可表现为混合相或单纯相 波幅增高 其原因主要是参加发放的运动单元的数量减少 上运动神经元病变 大力收缩也可引起运动单位电位数量减少 这需结合肌电图其它改变 如自发电位 运动单位电位时限 才能作出诊断 肌原性受损者 大力收缩时运动单位电位数量常呈反常增加 可为干扰相 电位数量有时甚至较正常人为多 故又被称为 病理干扰相 24 第四节肌电图的临床应用一 上运动神经元病变的肌电图诊断肌电图检查的目的不是用于诊断上运动神经元病变 而主要用于对患者区别是上运动神经元受损还是下运动神经元受损 上运动神经元受损时 下运动神经元仍完整支配肌肉 故肌电图上不出现纤颤电位 正相电位等自发电位 运动单位电位的时限 波形 波幅属正常 这几点可与下运动神经元受损相鉴别 大力收缩时视肌力情况可表现为单纯相 混合相或完全电静息 尚有其它一些方法可用于检查上运动神经元病变 如反射肌电图 诱发电位 磁刺激运动诱发电位等 25 二 下运动神经元病变的肌电图诊断下运动神经元病变肌电图上主要改变有 肌肉放松时 可出现纤颤电位 正相电位等自发电位 无论病变在前角细胞 还是在周围神经 自发电位通常在病变2 3周后出现 自发电位数量的多少 与病程长短 病损程度有关 病损严重 病程不太长时会明显增多 病程长病损较轻则较少 随意收缩时 多相电位增多 运动单位电位时限增宽 波幅增高 大力收缩时 运动单位电位数量减少 严重时可为单纯相或电静息 神经传导速度改变 前角细胞病变运动和感觉传导速度均为正常或基本正常 病变严重时运动神经传导速度可有不同程度的减慢 周围神经病变 神经传导速度常减慢 但病损较轻时也可正常 另外神经根 神经丛病变传导速度也可正常 因此神经传导速度测定在区别前角病变和周围神经病变的价值有一定限度 26 27 一 前角细胞病变前角细胞病变在临床上很常见 包括运动神经元病 脊髓灰质炎 脊髓空洞症等 在肌电图上有明显的改变 二 神经根与神经丛疾病神经很损伤 颈椎病 颈腰椎间盘脱出 圆锥马尾病变 外伤等均可造成神经根的损伤 肌电图呈现神经原性受损的改变 病变神经根支配的躯干肌 肢体肌 脊旁肌可出现自发电位 运动单位电位时限增宽 波幅增高 多相电位增多 因为病损在后根神经节的脊髓侧不影响第一级感觉神经元和纤维 所以感觉传导速度正常 运动传导速度也常为正常 神经根病变和脊髓病变的肌电图异常分布大致相同 在肌电图上难以区别 但二者的临床表现是不同的 可借此区别 三 周围神经疾病周围神经损伤 肌电图测定对周围神经损伤具有重要诊断意义 可确定有无神经损伤 有哪些神经损伤 损伤的程度如何 还可帮助判断手术后神经再生的情况 28 第五节神经传导速度检查一 运动神经传导速度 MCV 一 电极刺激电极用于刺激周围神经 为两个相隔2 3cm的特制圆盘 分别为正负极 负极置于神经远端 靠近记录电极 正极置神经近端 记录电极可用两种电极 同心针电极或皮肤表面电极 地线可用金属片或金属条 浸以盐水 固定于刺激电极和记录电极之间 二 测定和分析方法因温度对神经传导速度影响较大 故肢体温度低时应先予以升温 患者取卧位 测定上肢可取坐位 安置地线 记录电极置所测定神经支配的肌肉上 准确选择刺激电极的位置 然后给以电刺激 首先用较小刺激量 然后逐渐加大刺激量至超强刺激 引起最大肌肉动作电位的强度再增加20 30 量 可得到正负两相的肌肉动作电位 测定从刺激开始至动作电位起始点之间的时间差即为神经传导潜伏期 29 30 在神经通路两个或两个以上部位给予超强刺激 分别测定潜伏期 用两点之间的距离除以两点间潜伏期差 即可计算出此段神经的传导速度 计算公式为 运动神经传导速度 m s 两点间距离 m 两点间潜伏期差 s 神经两端点间的距离 米 该端神经的传导时间 秒 31 二 感觉神经传导速度 SCV 一 电极刺激电极为环形皮肤电极 套在手指或脚趾未端 记录电极可采用皮肤电极或针电极 二 测定和分析方法测定感觉神经传导速度有二种方法 1 顺向法 刺激感觉神经远端 在神经干近端记录 2 逆向法 此法与运动神经传导速度测定方法相同 即刺激神经干 在肢体远端记录 目前多采用顺向法 检查时 将环形电极套在手指或脚趾未端 阴极应放在阳极的近体侧 两环间距20mm 用超强刺激 在神经干记录波形 可用平均器叠加使波形更加清晰 感觉动作电位波幅很低 测定波幅多采用峰峰值 潜伏期计算从刺激开始到动作电位的第一个正相峰顶点上 因为没有神经 肌肉接头参与 可以直接用距离除以潜伏期直接得出感觉神经传导速度 感觉神经传导速度 距离 潜伏期 32 33 三 H反射测定 一 H反射1 原理 电刺激胫后神经引起其支配腓肠肌的诱发电位称为M波 直接刺激运动神经纤维的反应 此后经过一定的潜伏期又出现第二个诱发电位称H波 刺激IA类传人纤维 冲动进入脊髓后产生的反射性肌肉收缩 H反射为低阈值反射 因为IA类传入纤维是最粗且兴奋性最高的纤维 故用弱电流刺激胫后神经 先出现H波 刺激量逐渐增强H波波幅也逐渐增大 达一定水平后再增加刺激量H波波幅开始减低而M波逐渐增大 达超强刺激时H波消失M波波幅达最高 H波变小的原因可能有三个 1 运动N元的逆向冲动与H波反射引起的 运动N元的顺向的兴奋相抵消 2 H反射的传入冲动正遇到逆向冲动引起 运动N元始段的不应期 3 运动N元的返回支所支配的润绍氏细胞的抑制作用 34 35 36 2 测定方法 刺激电极置腘部胫后神经上 记录电极置腓肠肌内侧头肌腹 无关电极置于肌腱 地线置刺激电极与记录电极之间 电刺激时限为0 5 lms 每次刺激间隔3s 37 38 3 正常值 正常潜伏期在30 35ms之间 两侧差 1 4ms 波幅在2 4mV左右 波幅H M 64 4 临床意义 H反射是脊髓的单突触反射 它可代表脊髓前角运动神经元的兴奋性 上运动神经元病变时H反射亢进 潜伏期缩短 波幅增高 H M比值升高 这是上运动神经元病变时诊断的重要的电生理指标之一 酒精中毒 糖尿病等周围神经病变潜伏期会延长 5 临床应用 常规应用判断相应 运动N元的兴奋性 协助SLSEP对脊髓外伤预后的判断 对肌萎缩侧束硬化预后的判断 39 二 F反应 或F波 F波最初是由足部小肌肉 thesmallmusclesofthefeet 测得 1 原理F反应是由运动纤维的逆向冲动引起相应节段前角细胞的回返放电 并非节段性反射 是一种多突触反射 即运动神经纤维兴奋的逆向冲动传入相应的脊髓前角细胞 再直接或间接地经过中间神经元或树突网而兴奋其他前角细胞 然后冲动再经其运动纤维传出 到达所支配的肌肉 出现第二次反应 即F反应 切断相应节段的后根仍可引出 有力地证明F反应不是节段性反射 而是运动神经元回返性放电 当 运动神经元发出兴奋性冲动的同时 其轴突近端的返回支亦发出冲动至润绍细胞 而润绍细胞发出的抑制性影响主要对小的运动神经元作用最强 从而最先被兴奋的是纤维直径较粗的 运动神经元 可见F反应主要 至少部分 是通过胞体较大 传导速度较快的 运动神经元传导出来的 由于逆向冲动部分与顺向冲动相抵消 所以F反应只是部分前角细胞兴奋而产生的第二次反应 这也是F波波幅明显较H波为低的道理 F波在正常人的平均检出率约为79 40 41 2 检测方法 全身各部肌肉均可检测F反应 临床常用的是上肢肘以下正中神经和尺神经所支配的手部小肌肉 下肢为膝以下胫神经和腓神经所支配足部小肌肉 表面刺激电极的阴极置于受检神经干的近端 阳极旁离神经干或在远端 以避免 回返放电 发生阳极阻断 需超强剌激 因为低强刺激只能兴奋Ia类传入纤维 而不能引出F波 记录电极与参考电极记录电极置于所检测肌肉的肌腹 剌激兴奋点 上 参考电极置于该肌之肌腱附近 地线置于剌激与记录电极之间 3 检测内容与正常值 1 波幅M波与F波均由基线到波峰 与H波同 2 潜伏期M波和F波的潜伏期 均由剌激伪迹到该波起始点 关于F波潜伏期 理论上应测最短潜伏期 因为主要测量直径最大的传导速度最快的运动神经元的功能状态 但在实践中重复10次或20次 也不一定能发现最短潜伏期 所以临床上可用10次F波潜伏期的均值 既省时间 又较准确 重复性较好 然后可用该值测算F波传导时间和速度 3 F波潜伏期 F1 侧间差值腕正中神经和尺神经剌激的F1侧间差值分别为 0 95 0 67 ms和 1 0 0 83 ms 而腔后和排神经的F1侧间差值 则分别为 1 40士1 04 ms和 1 42 1 03 ms Kimura 1989 一般所剌激的神经