表面肌电图(SEMG)临床应用新进展课件

1、表面肌电图(SEMG)临床应用新进展一、SEMG基本知识介绍肌电图诊断技术肌电图（electromyography，EMG），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 。表面肌电图（surface electromyography，sEMG），又称动态肌电图（dynamic electromyography ,DEMG），是从肌肉表面通过电极引导、记录下来的神经肌肉系统活动时的生物电信号。表面肌电图的特点无创、实时、客观信号受多因素影响，分析指标多样一定程度反映肌肉疲劳、肌力、肌肉收缩协调性等特征表面肌电图常用指标时域指标 将肌电信号看作时间的函

2、数，用来刻画时间序列信号的振幅特征 反映运动单位募集数量的变化，其值与肌肉收缩力有关平均肌电值（average electromyogram，AEMG ）积分肌电值(integrated electromyogram，iEMG）均方根值（root mean square，RMS）频域指标 通过对原始数据做FFT变换，据功率谱密度确定表面肌电信号中不同频段信号分布情况，随肌肉运动至疲劳出现肌电频谱左移，频率下降中位频率值（median frequency，MF）平均功率值（mean power frequency，MPF）表面肌电图常用指标协调性指标 反映肌肉运动时拮抗肌和主动肌的协调程度屈曲放

3、松比（Flexion-relaxation Ratio，FRR）屈曲伸直比（Flexion-extension Ratio，FER）协调收缩率（co-contraction ratio）其它指标触发时间（onset time）触发顺序（onset order）非线性指标表面肌电图能够探测的肌肉表面肌电图的应用范围临床医学领域（骨关节损伤、外科手术、神经功能、步态分析、人体姿势分析）康复医学领域（骨与关节损伤康复、神经疾病康复、物理治疗方法研究、主动运动方法）运动医学领域（生物反馈、运动分析、肌肉训练分析、运动损伤康复）人体工程领域（人体工程需求分析、风险预防、产品设计和研究）二、SEMG临床应

4、用进展SEMG技术的临床应用肌纤维评估 肌肉抗阻负荷过程中，MPF变化特征与I型纤维比例呈负相关，而与II型纤维比例呈正相关，由此我们可以根据肌电值的大小及变化情况来预测肌纤维的类型及比例大小。慢性腰痛患者的腰部多裂肌II型肌纤维萎缩，I型肌纤维比例相对增大。离心收缩对于肌纤维的力量和神经传导速度的影响要大于向心收缩。肌肉力量和疲劳性评估 等长收缩时，表面肌电图AEMG值一定程度上与肌肉力量呈正相关，随着肌肉疲劳的发生发展，表面肌电MF值、MPF值呈下降趋势。肌肉力量大小和健患侧肌肉力量不平衡性的评估肌肉耐疲劳的不平衡性评估和肌电疲劳阈的评估肌肉协调性评估身体突然失稳时，正常人提供腰椎节段性稳

5、定的多裂肌存在提前激活，而在下腰痛患者中激活时间延迟，提示腰痛患者腰椎稳定性下降习惯性踝关节扭伤患者突然失稳时，腓骨长短肌的激活时间较正常人延迟，弹性的肌贴和稳定鞋佩戴等措施可以减少扭伤的发生率1，进一步改善踝关节周围肌群的稳定性2。【1】Trgout P1, Merland F, Horodyski MB. A comparison of the effects of ankle taping styles on biomechanics during ankle inversionJ. Ann Phys Rehabil Med. 2013, 56(2):113-122【2】 Branthw

6、aite H1, Chockalingam N, Pandyan A, et al. Evaluation of lower limb lectromyographic activity when using unstable shoes for the first time: a pilot quasi control trialJ. Prosthet Orthot Int, 2013, 37(4): 275-281肌肉协调性评估脑卒中伸肘时拮抗肌激活程度大于屈肘时拮抗肌激活程度相对较小，提示脑卒中患者治疗中应以强化伸肌的训练为主下肢步态僵硬的脑卒中患者在股直肌注射肉毒毒素治疗后4周，患者的

7、下肢股四头肌和股二头肌的协同收缩率明显降低，步态分析较治疗前明显改善训练有素的运动员肌肉放电整齐，并且有一定的规律性，而而协调性差的人做相同动作时会出现多余的其它肌肉放电现象屈曲放松现象评估屈曲放松现象是躯干在完全屈曲过程中观察到的腰椎/颈椎椎旁肌肌电活动静止的一种正常现象，超过88%正常人有屈曲放松现象1经治疗疼痛缓解后仍然存在腰部屈曲放松现象异常，可以作为预测腰痛复发可能性大小的因子至少有85%正常人存在颈椎屈曲放松现象2，亚临床颈椎病患者的屈曲放松现象也异常，可以作为颈椎病发病的预测因子【1】Brede E, Neblett R, Mayer T, et al. The Effect o

8、f Lumbar Surgery on the Flexion-Relaxation Phenomenon and its Responsiveness to Interdisciplinary Functional RestorationJ. The Spine Journal, 2011, 11(10): S89-S90【2】 Maroufi N, Ahmadi A, Khatir S R M. A comparative investigation of flexion relaxation phenomenon in healthy and chronic neck pain subj

9、ectsJ. European Spine Journal, 2013, 22(1): 162-168.上半图：正常人的屈曲放松现象下半图：下腰痛患者的屈曲放松现象屈曲放松现象可以区别正常人和下腰痛患者下腰痛缓解患者大多仍存在屈曲放松现象缺失及肌肉激活顺序异常视觉反馈实时地记录肌肉静止或活动状态下的肌电信号，并且通过电脑屏幕提供视觉反馈放松训练时，通过电脑屏幕上的反馈时，知道自己哪块肌肉没有放松，哪块肌肉已经放松，从而有效的做出调整据此对患者或运动员进行自我指导和训练，避免其他无关肌肉的激活，训练动作的协调性和准确性痉挛的评估改良Ashworth分级，半定量评估表面肌电图提供客观量化的评估（在

10、CPM机上做等速运动时记录到的积分肌电值与痉挛的程度呈正相关）吞咽障碍的评估口腔期：口轮匝肌、咬肌参与；咽喉期：舌肌、咽喉肌参与；食道期不同的体位，不同食物状态，不同的食具使用时肌电活动存在差异脊柱侧弯长期姿势不良或遗传性基本等因素引起，分C型和S型表面肌电评估评估肌肉：顶椎旁竖脊肌、终椎旁竖脊肌、凸侧凹侧竖脊肌结果： 1.患者脊柱旁顶椎区椎旁肌耐力较差，容易疲劳 2.凸侧与凹侧的肌电值比值可以作为评估疗效的指标面神经麻痹表现为面部表情肌瘫痪评估肌肉：口轮匝肌、眼轮匝肌瘫痪侧肌肉肌电值明显下降，研究发现周围性面神经炎患者一周内肌电值患侧/健侧0.45者预后较好1【1】刘立安, 孙湖, 朱云红.

11、 表面肌电图检测在评价周围性面瘫预后中的应用 J. 中国康复医学杂志, 2012, 27(10).脑卒中运动协调性（拮抗效应）定量分析-协同收缩率静息状态肌张力评价局部肌肉力量与局部肌肉抗疲劳评价结合步态分析评价动态情况下肌肉激活情况胫骨前肌腓肠肌胫骨前肌腓肠肌常人卒中患者脑瘫患者的评估平衡功能是指人体在维持身体直立姿势的能力，是脑瘫患儿最重要的粗大运动功能之一目前，粗大运动评价量表(Gross Motor Function Measure，GMFM)被广泛用于评价脑瘫患儿的粗大运动功能及判断治疗前、后的疗效，但仅可半定量的反映相应肌肉的功能状态。竖脊肌在躯干的抗重力伸展运动中是重要的主动肌，

12、用sEMG检测腰背部竖脊肌的肌电信号可量化评价患者脊柱功能状态。帕金森的评估帕金森病患者和正常对照者进行全皮层脑磁图(magnetoencephalography, MEG) 和前臂伸肌的sEMG 测试1，发现帕金森病患者服药前在1530 Hz 和3560 Hz 频率范围内前臂伸肌sEMG 信号和大脑初级运动皮层手部功能区附近MEG 信号的相关性较正常对照组下降，其中3例患者MEG-sEMG相关性与正常对照组相比在512 Hz 范围内显著增加提示帕金森患者初级运动皮层输出同步化频率在10 Hz附近时运动单位募集能力受损，而当同步化频率在15-30 Hz和35-60 Hz 时，运动单位募集能力增

13、强【1】Salenius S, Avikainen S, Kaakkola S, et al. Defective cortical drive to muscle in Parkinsons disease and its improvement with levodopa J. Brain, 2002, 125(3): 491-500.帕金森的鉴别诊断应用目前sEMG技术在帕金森病鉴别诊断方面的应用较少，但评估较重要。帕金森病在临床表现上与多系统萎缩（MSA）、进行性核上性麻痹、血管性帕金森样综合征非常相似，常常很难鉴别肛门括约肌针肌电图用于鉴别帕金森与MSA患者：MSA患者的MUP平均时

14、限更长和卫星电位出现率较大有学者对18 例MSA患者和21 例帕金森病患者进行了sEMG研究，发现尽管两组在UPDRS(第部分)评分上没有差异，但通过sEMG分析，MSA患者与帕金森病患者相比在1017 Hz 频带(针对上肢肌肉)和714 Hz 频带(针对下肢肌肉)的主峰值更大，提示sEMG 对于帕金森病和MSA 的鉴别具有一定价值1。【1】Levin OS, Khutorskaia OE, Amosova NA, et al. Clinical and electromyographical analysis of peculiarities of parkinsonian syndrome

15、 in multiple system atrophy and Parkinsons disease J. Zh Nevrol Psikhiatr Im S S Korsakova, 2003, 103(11): 4-9.帕金森的评估行走障碍是帕金森病患者的主要运动功能障碍之一，明确帕金森病步态异常的原因和下肢肌肉激活模式的异常，对于有针对性地制定个体化康复方案，改善其步态，提高行走能力和生活质量具有重要意义。帕金森病患者步态异常的主要特征是：启动困难、速度慢、站立期延长、跨步长缩短、慌张步态、冻结现象Caliandro 等通过对帕金森病患者行走时胫前肌和腓肠肌的sEMG 研究发现，未服药的帕

16、金森病患者在摆动相后期至站立相早期胫前肌的肌电活动减弱或消失，而服药后其胫前肌肌电活动可较服药前改善1类似的研究显示，丘脑底核的刺激可以改善帕金森病患者站立相早期的胫前肌肌电活动2【1】Caliandro P, Ferrarin M, Cioni M, et al. Levodopa effect on electromyographic activation patterns of tibialis anterior muscle during walking in Parkinsons disease J. Gait Posture, 2011, 33: 436-441.【2】Ferrar

17、in M, Carpinella I, Rabuffetti M, et al. Unilateral and bilateral subthalamic nucleus stimulation in Parkinsons disease: effects on EMG signals of lower limb muscles during walking J. IEEE Trans Neural Syst Rehabil Eng, 2007, 15: 182-189.盆底肌的评估脊髓损伤患者盆底表面肌电与肠功能有关180 例残损分级为A级、B级、C级和D级的SCI 受试者分别分成A组、B组

18、、C组和D组。应用标准的Glazer 盆底sEMG评估方案及设备，对患者进行肛门括约肌sEMG值的测定，同时进行国际SCI 数据集肠功能基础数据集问卷调查Glazer 评估中各个收缩阶段的盆底sEMG检测值与SCI 肠功能问卷调查中的便意、主要排便方法、平均排便时间、便失禁的次数、需要外用衬垫或塞子5 项指标之间存在相关性(P0.05)，各个收缩阶段的盆底sEMG 检测值也与SCI 残损分级之间存在相关性(P0.01)提示肛门表面肌电图检测可以一定程度上反映直肠功能【1】丛芳,李建军,周红俊等.脊髓损伤患者盆底表面肌电与肠功能的相关性研究J.中国康复理论与实践,2012,18(6):558-5

19、61.盆底肌的表面肌电检测女性压力性尿失禁功能性肛门直肠痛盆底重建手术的评估老年功能性便秘【1】张琼,郑伟,王良等.女性压力性尿失禁患者的盆底肌表面肌电检测及临床意义J.中华医学杂志,2006,86(41):2940-2942.【2】 薛雅红,丁曙晴.功能性肛门直肠痛患者盆底表面肌电的检测及临床意义J.实用医学杂志,2012,28(11):1803-1806.【3】 张晓红,梁莉明,苗娅莉等.盆底重建手术前后患者生活质量及盆底肌肌电变化初步探讨C./第六届北京大学妇科泌尿学与盆底重建手术研讨会论文集.2010:278-280. 【4】 董现立,李海燕.老年功能性便秘患者盆底表面肌电与临床症状的

20、相关性研究J.河南医学研究,2014,23(5):49-50.三、康复医学科的SEMG临床研究下腰痛研究竖脊肌和多裂肌电极贴布示意图BST等长背伸测试动作示意图【1】Konrad P. The abc of emgJ. A practical introduction to kinesiological electromyography, 2005, 1.【2】Lee T, Kim YH, Sung PS.A comparison of pain level and entropy changes following core stability exercise interventionJ.

21、 Med Sci Monit.2011;17(7):362-368.38腰突症患者实验组（19例）对照组（19例）2周常规治疗2周腰部核心训练2周常规治疗2周门诊随访评估VAS、JOA、肌电指标结果：腰突症患者存在腰部竖脊肌与多裂肌抗疲劳能力差(MF值下降）和肌肉收缩能力差(AEMG值下降）的问题，且患侧下降更明显；常规治疗后，VAS、JOA、肌电值改善；2周核心训练后，MF值进一步改善，AEMG值仅有改善趋势（提示2周的核心训练时间上仍偏短）同时结合超声研究提示患侧多裂肌肌肉面积及厚度下降颈椎病研究27例颈椎病患者实验组（14例）对照组（13例）2周针刺治疗2周常规治疗评估VAS、肌电指标结

22、果：颈椎病患者两侧胸锁乳突肌AEMG值存在不平衡性颈椎病患者患侧颈伸肌MF值低于健侧常规治疗后，VAS、MF值均改善；2周针刺治疗后，MF值改善较常规治疗组明显面肌痉挛研究60例面肌痉挛患者肉毒素注射治疗评估时间：治疗前，治疗2周评估肌肉：眼轮匝肌评估动作：安静状态，用力闭眼评估指标：MF值、AEMG值结果：眼轮匝肌在放松状态下AEMG值患侧大于健侧眼轮匝肌在收缩状态下AEMG值、MF值健侧大于患侧静息时，患侧面肌有较多肌纤维募集最大用力时，患侧面肌肌纤维募集较健侧少，且更易疲劳痉挛性斜颈研究30例面肌痉挛患者肉毒素注射治疗评估时间：治疗前，治疗2周评估肌肉：胸锁乳突肌，斜方肌评估动作：肌肉最

23、大等长收缩动作评估指标：Tsui评分、sEMG指标结果：治疗后Tsui评分明显降低，差异有显著差异治疗后痉挛严重侧斜方肌、胸锁乳突肌MPF值升高，AEMG值降低表面肌电图可以作为一种即刻、量化、精确和客观评价A型肉毒毒素治疗扭转型痉挛性斜颈疗效的方法痉挛性斜颈患者A型肉毒毒素治疗后耐疲劳性提高，肌肉痉挛缓解骨关节康复肩关节僵硬患者肌肉激活顺序的改变特征颈椎病患者康复治疗前后屈曲放松现象改善情况分析髌骨骨折患者股四头肌和股二头肌协同收缩激活分析膝关节前交叉韧带重建术后膝前痛患者的表面肌电指标分析神经系统康复痉挛患者的表面肌电定量评估脑卒中患者不同Brunnstrom分期的表面肌电特征表面肌电图结

24、合三维步态分析对患者的异常步态模式进行定量分析传统康复针刺对于肌肉力量和疲劳性的即刻效果观察进一步研究方向总结及展望表面肌电图是客观、简便、量化的评估手段，可以为康复医生和治疗师制定康复目标提供参考依据，也可一定程度上对康复的效果进行监测及疾病的预后判断。表面肌电图作为一种常规评估手段在康复科临床开展很有必要，但很多疾病的规律仍然有待于我们去寻找（如脑卒中患者不同Brunnstrom分期的肌电特征是如何的？），进而为表面肌电作为疾病预测、评估及预后的工具提供参考。我科开展的表面肌电评估项目颈椎病下腰痛脑卒中脊髓损伤骨折术后脑外伤关节僵硬痉挛性斜颈面肌痉挛及面瘫步态异常痉挛评估吞咽障碍肌电生物反

25、馈疗法(electromyographie biofeedback therapy，EMGBFT)是一种应用肌电生物反馈仪将人们正常意识不到的肌肉组织生物电活动放大，转换为可以被人们感觉到的视、听等讯号，并把这屿讯号通过眼、耳等器官回输给大脑(即反馈)，以便人体能依据这些讯号自主地训练控制肌肉组织生物电活动。肌电生物反馈疗法的临床应用范围紧张性头痛偏头痛肠易激综合症尿失禁便秘、大便失禁脊髓损伤上肢功能障碍下肢功能障碍小儿脑瘫吞咽障碍慢性疼痛周围神经损伤肌电生物反馈在脑卒中及后遗症的应用上肢功能障碍的康复脑卒中偏瘫患者上肢异常运动模式表现为上肢屈肌张力增高，从而造成肘关节屈伸不利和异常运动模式。

26、有研究1对脑卒中偏瘫患者的伸腕肌进行反馈训练，结果发现反馈组患者训练后，其肌力和关节活动度都比常规治疗组提高近2倍。结论：常规治疗组忽视了患者的主观能动性和潜在功能的发挥。所以得不到良好的康复效果，而反馈训练正好具有这个优点。1陈文君，李建华，寿依群，等表面肌电生物反馈治疗对偏瘫患者上肢功能的影响【J】中华物理医学与康复杂志，2008，30(8)：548549下肢功能障碍的康复脑卒中偏瘫患者的下肢功能障碍主要表现为垂足、划圈步态等。有研究1对20例脑卒中足下垂患者进行表面肌电生物反馈训练，观察患者治疗前后其身体平衡功能，步行能力及日常生活能力等康复指标的变化。结果：治疗3个月后，患者平衡功能及

27、步行能力和日常生活活动能力均明显增强。1高磊，佟方，李京平肌电牛物反馈诱发脑卒中偏瘫患者下肢踝背伸的疗效观察【J】中国神经免疫学与神经病学杂志，2009，16(3)：209_一212脑瘫患者的康复有研究对58例存在踝跖屈肌痉挛的脑瘫患儿分别进行肌电生物反馈治疗和常规康复治疗，用腓肠肌痉挛评分(改良Ashworth分值，MAS)、被动踝关节关节活动度(ROM)、粗大运动功能量表(GMFM)及表面肌电评定疗效。结果：治疗后患儿MAS量化评分均降低，踝关节ROM、GMFM站立及走跑跳评分均提高；EMGBFB组MAS、踝关节ROM及GMFM等指标均明显优于对照组。结论：EMGBFB疗法能有效降低肢体痉

28、挛，增加ROM和肌肉活动性，提高患儿运动功能及生活质量。李靖婕,尚清,马彩云等.肌电生物反馈疗法在痉挛型脑性瘫痪儿童康复中的疗效J.中华实用儿科临床杂志,2013,28(10):796-797.吞咽障碍的康复有研究将53例脑卒中后吞咽障碍的患者，分别进行吞咽训练和加用肌电生物治疗，采用洼田饮水试验分别于治疗前和治疗1月后进行吞咽功能评定结果：表明治疗后2组患者吞咽功能均较治疗前有改善，生物反馈组的吞咽功能改善幅度较显著,优于对照组。结论：吞咽障碍患者在常规康复训练的基础上进行生物反馈训练,能明显提高患者的吞咽功能。姚云海,顾旭东,李亮等.肌电生物反馈疗法治疗脑卒中后吞咽障碍的临床观察J.中华物

29、理医学与康复杂志,2011,33(12):913-916.周围神经损伤46例腓总神经损伤患者分为两组，均采用常规药物治疗、康复治疗，治疗组加用肌电生物反馈治疗,于治疗前及治疗12周后采用徒手肌力法(MMT)和Fugl-Meyer运动功能评分法(FMA)评定患肢运动功能。结果： (1)MMT评定:两组患者治疗后胫前肌MMT分级比较,差异有统计学意义(P0.05);腓骨长短肌MMT分级比较,差异有统计学意义(P0.05).(2)FMA评定:治疗后治疗组和对照组的FMA下肢评分两组比较差异有统计学意义(P0.05)。结论： 肌电生物反馈治疗可以有效改善腓总神经损伤患者下肢的运动功能.刘敏,张玉淼,李嵩等.肌电生物反馈治疗腓总神经损伤的疗效J.中国全科医学,2013,16(8):936-937.骨科康复骨折会导致膝关节功能障碍、坐骨神经损伤等慢性疾病，这些疾病经过手术治疗