肌音圖原理及應(yīng)用

1、 肌音圖原理及應(yīng)用從1665年一個意大利的科學(xué)家Grimaldi發(fā)表了一篇關(guān)于肌音的論文，我們開始知道肌肉的收縮可以產(chǎn)生振動這一事實。肌肉自主收縮力的無創(chuàng)檢測在生理學(xué)研究，體育和康復(fù)醫(yī)學(xué)中均有廣泛的應(yīng)用。一般來說，表面肌電圖（sEMG）用于這樣的無創(chuàng)測量，但是表面肌電圖有局限性，表現(xiàn)在使用表面肌電圖測量肌肉力量需要從皮膚表面產(chǎn)生的電勢中獲取。所以，若要比較同一個人的不同肌肉力量，或者比較在不同時間測量同一塊肌肉，或者對不同人的同一塊肌肉力量進行比較，都會帶來困難。另外，肌肉疲勞研究也很難采用表面肌電圖的方法，因為當(dāng)肌肉纖維使用率增加時肌電圖活性是增加的，但是肌肉力量是減少的。為了克服使用表面肌

2、電圖記錄肌肉力量的局限，許多研究者開始將目光投到了肌音圖上（VMG）,嘗試使用肌音圖或記錄肌肉纖維的振動來測量肌肉力量。微電機加速計的發(fā)展加速了這個趨勢。如今，低噪音傳感器的價格也不再那么昂貴。但是，將肌音圖值轉(zhuǎn)化為肌肉力量，由于肌肉運動單元使用過程的本性，仍然是個難題。為了增加肌肉力量，神經(jīng)系統(tǒng)需增加激活的肌肉運動單元， 和/或者增加每個運動單元的激活速率，一般來講，這兩方面是同時進行的。同時，當(dāng)肌肉力量增加時，從肌肉測量到的振動在幅度上減小，但是頻率會增加。這個現(xiàn)象在體外肌肉刺激反應(yīng)研究中已經(jīng)得到證明。圖 1 肌肉振動的幅度降低，頻率增高可以使肌肉力量輸出增加圖二是將所有肌肉纖維抽動加起來

3、所得到的肌肉力量。但是這些肌肉纖維抽動在低頻率范圍內(nèi)經(jīng)常被肌肉微動，生理抖動和在試驗中的身體運動所覆蓋。如果我們的肌音圖數(shù)據(jù)記錄中包括了這些低頻率的部分，我們就不能得到準(zhǔn)確的肌肉力量。圖2 肌音圖數(shù)據(jù)的頻譜顯示低頻噪音，在10hz下，噪音掩蓋了肌肉纖維抽動信息現(xiàn)在，通過運用特殊的生物傳感器，加上帶通過濾器和小波包分析技術(shù)，這一難題已經(jīng)被攻克了。小波包分析算法適宜地將肌肉纖維抽動信息進行加權(quán)，從而提供了肌音圖和肌肉力量直接的線性關(guān)系。圖三展示了，高敏感，低噪音的微電機傳感器結(jié)合過濾器及小波包分析技術(shù)可以使實驗者的肌音圖數(shù)據(jù)和通過功率計研究測量出的自主肌肉力量相符。 圖3 肌音圖數(shù)據(jù)和肌肉力量間的

4、聯(lián)系表面肌電圖的一個局限在于可重復(fù)性差。其不可重復(fù)性源于肌電圖是測量電壓不同，所以兩個電極必須要貼在皮膚上。這就意味著傳感器所在位置一個小小的變化，或者皮膚處理的些許不同可以很大程度上影響數(shù)據(jù)的記錄。因此，對不同季節(jié)，相同個體的不同肌肉，或者不同個體的相同肌肉所測得的絕對肌肉力量水平的比較是充滿爭議的。肌音圖測量時僅需一個傳感器，并且對皮膚的狀況要求極小，受到其影響極小的特點很大的提供了肌音圖測量不同個體，不同肌肉力量時的可重復(fù)性和穩(wěn)定性?？梢赃M行不同個體間及相同個體不同肌肉間的比較的優(yōu)勢是可以進行肌肉力量平衡的評估。比如，前十字韌帶拉傷的風(fēng)險主要源于在膝蓋延伸時四頭肌和腿筋之間力量的不平衡。

5、肌音圖分析可以在功能性活動過程中進行實時肌肉力量測量。圖四顯示35位年輕女運動員側(cè)蹲時得到的Q/H的峰值。注意兩個人的Q/H值大于4，這表示前十字韌帶拉傷的風(fēng)險很大。圖4 在側(cè)蹲運動過程中由肌音圖方法測得的膝蓋肌肉力量 （35位年輕女運動員，平均重復(fù)3次）。與體重呈顯 著的關(guān)系，并且兩個人的Q/H值偏高。應(yīng)用2： 在疲勞運動中使用肌音圖進行肌肉力量測量表面肌電圖的另一個局限是無法檢測疲勞中的肌肉力量。這是由于表面肌電圖是測量肌肉的電活動，所以當(dāng)之前激活的肌肉單元開始疲憊時，神經(jīng)系統(tǒng)會激活更多的肌肉單元，所以表面肌電圖的信號會增加，雖然肌肉力量在減少或保持不變。因為肌音圖是記錄肌肉運動單元的物理運動，所以肌音圖可以準(zhǔn)確地在肌肉疲勞運動中記錄肌肉力量。圖5: 三頭肌持續(xù)靜態(tài)收縮的肌音圖數(shù)據(jù)，實驗共持續(xù)4周，每周的數(shù)據(jù)用不同的顏色表示。加粗的黑線是四周數(shù)據(jù)的平均值。結(jié)論通過使用特殊的傳感器以及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)提供了一個測量肌肉絕對力量值的簡單且可重復(fù)性的方法。肌音圖分析的特點對希望進行不同時間肌肉力量比較，不同人間力量比較和不同肌肉群肌肉力量比較的研究者有很大的