肌電圖的測試與分析

關(guān)于肌電圖的測試與分析第1頁，共54頁，2022年，5月20日，21點6分，星期五

肌電------骨骼肌興奮時，由于肌纖維動作電位的產(chǎn)生、傳導(dǎo)和擴布，而發(fā)生電位變化稱為肌電。肌電圖-------用適當?shù)姆椒▽⒐趋兰∨d奮時發(fā)生的電位變化引導(dǎo)、記錄所得到的圖形，稱為肌電圖(electromyogram,EMG)。

肌電與肌電圖的概念第2頁，共54頁，2022年，5月20日，21點6分，星期五1表面肌電的原理第3頁，共54頁，2022年，5月20日，21點6分，星期五

1.1骨骼肌的靜息電位與動作電位

1.1.1靜息電位正常骨骼肌纖維在靜息狀態(tài)下肌纖維膜內(nèi)外存在電位差，膜內(nèi)為負，膜外為正，這一電位差稱為靜息電位。貓的骨骼肌肌纖維的靜息電位為-79.5毫伏；鼠的骨骼肌肌纖維的靜息電位為-99.8毫伏；豚鼠的骨骼肌肌纖維為-85.5毫伏；小白鼠的骨骼肌肌纖維為-61.0～-88.9毫伏；人類骨骼肌肌纖維為-65～-87.4毫伏。第4頁，共54頁，2022年，5月20日，21點6分，星期五

1.1.2動作電位肌纖維興奮時，產(chǎn)生的可傳導(dǎo)的電位變化稱為動作電位。動作電位的幅度為100～120毫伏,持續(xù)時間為2～4毫秒。細胞內(nèi)記錄的動作電位為單相負波，波幅為100-120mv持續(xù)時間較長；細胞外記錄的動作電位為雙相波，波幅為1.8mv，明顯低于細胞內(nèi)記錄。第5頁，共54頁，2022年，5月20日，21點6分，星期五２.表面電極測試方法

一般的表面電極是由兩片Ag-AgCL金屬片組成的。測試時一般將電極置于肌腹處或肌肉運動點處,。將電極沿肌纖維的走行方向平行放置，兩電極間隔2-3厘米，進行雙極引導(dǎo)。

第6頁，共54頁，2022年，5月20日，21點6分，星期五３表面肌電分析

在體育科研中的應(yīng)用第7頁，共54頁，2022年，5月20日，21點6分，星期五３.１肌電變化與肌肉

疲勞的關(guān)系第8頁，共54頁，2022年，5月20日，21點6分，星期五３.１肌電變化與肌肉疲勞的關(guān)系３.１.１

肌肉工作過程中肌電幅值的變化反應(yīng)肌電幅值的指標有積分肌電(IEMG)和均方根振幅(RMS)。在肌肉等長收縮至疲勞的研究過程中發(fā)現(xiàn)，在一定的范圍內(nèi)，肌電幅值隨著肌肉疲勞程度的加深而增加。

第9頁，共54頁，2022年，5月20日，21點6分，星期五３.１肌電變化與肌肉疲勞的關(guān)系３.１.1肌肉工作過程中肌電幅值的變化Biglandh和Lippold(1954)發(fā)現(xiàn)，當肌肉持續(xù)等長收縮至疲勞時，積分肌電(IEMG)增大。

DeVries(1968)發(fā)現(xiàn)，在伸膝和屈肘進行靜力工作時，隨著持續(xù)時間的延長，均方根振幅(RMS)增加。

Petrofsky等(1975)發(fā)現(xiàn)，肌電的振幅既取決于肌力的大小，又取決于肌肉疲勞的程度，所以，肌電作為評定肌力的指標只能用于肌肉疲勞之前。此后，Viitasalo和Komi(1967，1978)，郭慶芳(1980)等學(xué)者都報導(dǎo)過肌肉疲勞時IEMG和RMS增大。第10頁，共54頁，2022年，5月20日，21點6分，星期五３.１肌電變化與肌肉疲勞的關(guān)系３.１.1肌肉工作過程中肌電幅值的變化Petrofsky(1980)讓受試者的抓握肌以20%-70%MVC的五種不同張力做等長收縮至疲勞的過程中，發(fā)現(xiàn)RMS呈線性增加。70%MVC以上的等長收縮至疲勞時，雖然RMS在整個收縮過程中也隨疲勞的加深而增大，但增大的幅度逐漸減小。第11頁，共54頁，2022年，5月20日，21點6分，星期五3.1肌電變化與肌肉疲勞的關(guān)系3.1.1肌肉工作過程中肌電幅值的變化第12頁，共54頁，2022年，5月20日，21點6分，星期五3.1肌電變化與肌肉疲勞的關(guān)系3.1.1肌肉工作過程中肌電幅值的變化Petrofsky(1979)也觀察了等張收縮至疲勞過程中的RMS的變化。讓受試者在功率自行車上以20-100%最大攝氧量(VO2max)的負荷蹬踏功率自行車，同時測試并分析了股四頭肌肌電。發(fā)現(xiàn)在20-40%VO2max的負荷下，RMS隨著疲勞程度的加深，其增大程度不明顯；而負荷為60-100%VO2max時，RMS卻隨著疲勞的增加而明顯增加。并且，負荷越大其增加越明顯。第13頁，共54頁，2022年，5月20日，21點6分，星期五3.1肌電變化與肌肉疲勞的關(guān)系3.1.1肌肉工作過程中肌電幅值的變化第14頁，共54頁，2022年，5月20日，21點6分，星期五3.1肌電變化與肌肉疲勞的關(guān)系3.1.1肌肉工作過程中肌電幅值的變化

淺井英典(1982)對不同的研究結(jié)果做了概括和總結(jié)。指出：以最大強度以下的肌力進行等長收縮時，肌電的幅值隨著時間的延長而增加；而用最大肌力進行等長收縮時，隨著肌力的下降肌電的幅值也逐漸下降。并指出伴隨疲勞而出現(xiàn)的肌電幅值變化，是由于運動時運動單位的募集數(shù)量和運動單位興奮的頻率發(fā)生變化而引起的。第15頁，共54頁，2022年，5月20日，21點6分，星期五３.１肌電變化與肌肉疲勞的關(guān)系３.１.1肌肉工作過程中肌電幅值的變化肌肉疲勞時肌電幅值下降的可能原因是：①中樞傳出的神經(jīng)沖動減少；②神經(jīng)肌肉接點處的傳遞速度減慢；③肌纖維的傳導(dǎo)速度減慢；④運動單位的非同步活動。第16頁，共54頁，2022年，5月20日，21點6分，星期五３.１肌電變化與肌肉疲勞的關(guān)系３.１.2肌肉工作過程中肌電的頻譜變化反應(yīng)肌電信號頻率特性的指標有平均功率頻率(MPF)和中心頻率(FC)。在研究肌肉持續(xù)工作至疲勞過程中發(fā)現(xiàn)，隨著疲勞程度的加深，肌電信號的頻譜左移，即平均功率頻率(MPF)和中心頻率(FC)降低。肌肉工作的負荷強度越大，疲勞的程度越大，MPF和FC降低越明顯。第17頁，共54頁，2022年，5月20日，21點6分，星期五4.２肌電變化與肌肉疲勞的關(guān)系4.2.2肌肉工作過程中肌電的頻譜變化第18頁，共54頁，2022年，5月20日，21點6分，星期五4.２肌電變化與肌肉疲勞的關(guān)系4.2.2肌肉工作過程中肌電的頻譜變化第19頁，共54頁，2022年，5月20日，21點6分，星期五4.２肌電變化與肌肉疲勞的關(guān)系4.2.2肌肉工作過程中肌電的頻譜變化第20頁，共54頁，2022年，5月20日，21點6分，星期五３.１肌電變化與肌肉疲勞的關(guān)系３.１.2肌肉工作過程中肌電的頻譜變化Viitasalo(1978)發(fā)現(xiàn)，用30%MVC、50%MVC和70%MVC強度令股四頭肌進行疲勞性等長收縮時，平均功率頻率(MPF)隨著工作時間的延長而降低，并且負荷越大降低越明顯。第21頁，共54頁，2022年，5月20日，21點6分，星期五4.２肌電變化與肌肉疲勞的關(guān)系4.2.2肌肉工作過程中肌電的頻譜變化第22頁，共54頁，2022年，5月20日，21點6分，星期五３.１肌電變化與肌肉疲勞的關(guān)系3.1.2肌肉工作過程中肌電的頻譜變化Petrofsky讓受試者以20%、40%、60%、80%和100%最大攝氧量強度蹬踏功率自行車。20%、40%、60%最大攝氧量強度工作80分鐘未見明顯疲勞。在20%、40%最大攝氧量強度時，中心頻率(FC)有所增加；60%最大攝氧量強度時，F(xiàn)C稍有下降；80%和100%最大攝氧量強度時，F(xiàn)C明顯下降。第23頁，共54頁，2022年，5月20日，21點6分，星期五4.２肌電變化與肌肉疲勞的關(guān)系4.2.2肌肉工作過程中肌電的頻譜變化第24頁，共54頁，2022年，5月20日，21點6分，星期五3.1肌電變化與肌肉疲勞的關(guān)系3.1.2肌肉工作過程中肌電的頻譜變化C.J.DeLuca等人的研究了手指肌以20%、40%、60%、80%和100%MVC收縮時的肌電變化，

第25頁，共54頁，2022年，5月20日，21點6分，星期五3.1肌電變化與肌肉疲勞的關(guān)系3.1.2肌肉工作過程中肌電的頻譜變化Petrofsky(1980)研究了橈側(cè)屈腕肌靜力工作至疲勞時的肌電變化，發(fā)現(xiàn)疲勞時功率譜左移，中心頻率降低。而且在相同時間%內(nèi)，各種負荷的中心頻率無明顯差異。而將同一持續(xù)時間%的各種張力工作時的中心頻率加以平均，發(fā)現(xiàn)中心頻率%隨著時間的延長呈線性下降之勢。第26頁，共54頁，2022年，5月20日，21點6分，星期五4.２肌電變化與肌肉疲勞的關(guān)系4.2.2肌肉工作過程中肌電的頻譜變化第27頁，共54頁，2022年，5月20日，21點6分，星期五3.1肌電變化與肌肉疲勞的關(guān)系3.1.2肌肉工作過程中肌電的頻譜變化Petrofsky(1980，1982)研究了抓握肌、肱二頭肌、拇內(nèi)收肌疲勞前后的肌電變化。發(fā)現(xiàn)，不管是新參加工作的肌肉，還是已從事過長時間的工作并已經(jīng)疲勞的肌肉，無論工作時間間隔多長，也無論以那種力量負荷工作，一旦疲勞使工作停止時，中心頻率都達到一個相同的數(shù)值。第28頁，共54頁，2022年，5月20日，21點6分，星期五3.1肌電變化與肌肉疲勞的關(guān)系3.1.2肌肉工作過程中肌電的頻譜變化肌肉疲勞時肌電信號的平均功率頻率和中心頻率降低的機制歸納起來有以下幾個假說：

①、運動單位的募集假說

此假說認為快肌運動單位容易疲勞，而慢肌運動單位不容易發(fā)生疲勞?？旒∵\動單位疲勞后肌肉的工作能力下降，此時要繼續(xù)進行工作，就要募集更多的沒有疲勞的慢肌運動單位參加工作。由于慢肌運動單位的頻率特性較快肌低，因此造成疲勞后肌電信號平均功率頻率中心頻率降低。第29頁，共54頁，2022年，5月20日，21點6分，星期五3.1肌電變化與肌肉疲勞的關(guān)系3.1.2肌肉工作過程中肌電的頻譜變化②、運動單位同步活動假說

此假說認為當肌肉工作至疲勞時運動單位的同步活動加強，由于運動單位的同步放電，造成平均功率頻率中心頻率降低。第30頁，共54頁，2022年，5月20日，21點6分，星期五3.1肌電變化與肌肉疲勞的關(guān)系3.1.2肌肉工作過程中肌電的頻譜變化③運動單位動作電位的傳導(dǎo)速度減慢假說

此假說認為肌肉收縮時血流受阻，所產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物如乳酸等，會堆積在肌肉內(nèi)，導(dǎo)致運動單位動作電位的傳導(dǎo)速度減慢，動作電位的傳導(dǎo)速度的減慢就會使肌電信號的頻率特性減低。第31頁，共54頁，2022年，5月20日，21點6分，星期五3.1肌電變化與肌肉疲勞的關(guān)系3.1.2肌肉工作過程中肌電的頻譜變化④肌內(nèi)壓增大假說

此假說認為肌肉疲勞時肌電信號的平均功率頻率是由于等長收縮時肌肉內(nèi)壓增高所致。肌肉內(nèi)壓增高，使血流受阻，導(dǎo)致動作電位的傳導(dǎo)速度減慢。第32頁，共54頁，2022年，5月20日，21點6分，星期五3.2肌力與肌電的關(guān)系

當肌肉以不同的負荷進行收縮時，其肌電信號的積分值(IEMG)同肌力成正比關(guān)系，即肌肉產(chǎn)生的張力越大IEMG越大。第33頁，共54頁，2022年，5月20日，21點6分，星期五3.2肌力與肌電的關(guān)系Komi讓受試者以4.5cm/秒的速度作勻速的屈肘運動。肌肉的收縮形式分別為向心收縮和離心收縮。不論是疲勞前還是疲勞后，肱橈肌在工作中的IEMG都隨著肌張力的加大而增高。并存在線性關(guān)系。第34頁，共54頁，2022年，5月20日，21點6分，星期五3.2肌力與肌電的關(guān)系DeVries(1968)研究了3名屈肘力量不同受試者等長收縮時肌肉張力和均方根振幅(RMS)之間的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)肌肉張力同RMS之間存在函數(shù)關(guān)系。見圖37。第35頁，共54頁，2022年，5月20日，21點6分，星期五3.2肌力與肌電的關(guān)系柯菲因(Chaffin)等人發(fā)現(xiàn)當肌肉用40%MVC以下強度收縮時，肌力與肌電呈線性關(guān)系。60%MVC以上強度時，肌力與肌電也呈線性關(guān)系。但此時的直線斜率較大。而肌力在40-60%MVC時，肌力與肌電之間的線性關(guān)系往往就不存在了(見圖38)。這可能因為，在40%MVC以下強度時，肌電的變化反應(yīng)慢肌運動單位的電活動。60%MVC以上的強度時，肌電的變化反應(yīng)快肌運動單位的電活動。40-60%MVC之間的強度，可能兩種運動單位都參與活動，固肌力與肌電之間的線性關(guān)系就不存在了。第36頁，共54頁，2022年，5月20日，21點6分，星期五3.2肌力與肌電的關(guān)系第37頁，共54頁，2022年，5月20日，21點6分，星期五3.2肌力與肌電的關(guān)系ToshioMoritaniandMasuoMuro(1987)的研究發(fā)現(xiàn)，肌肉以20%、40%、60%和80%MVC的遞增力量收縮時，肌電的峰電位幅值隨力量的增加而增高。第38頁，共54頁，2022年，5月20日，21點6分，星期五3.3肌纖維類型與肌電的關(guān)系3.3.1肌纖維類型與肌力、肌電的關(guān)系

柯菲因(Chaffin)等人發(fā)現(xiàn)當肌肉用40%最大肌力(MVC)以下強度收縮時，肌力與肌電呈線性關(guān)系。60%MVC以上強度時，肌力與肌電也呈線性關(guān)系。但此時的直線斜率較大。而肌力在40－60%MVC時，肌力與肌電之間的線性關(guān)系往往就不存在了。這可能因為，在40%MVC以下強度時，肌電的變化反應(yīng)慢肌運動單位的電活動。60%MVC以上的強度時，肌電的變化反應(yīng)快肌運動單位的電活動。40－60%MVC之間的強度，可能兩種運動單位都參與活動，固肌力與肌電之間的線性關(guān)系就不存在了。第39頁，共54頁，2022年，5月20日，21點6分，星期五3.3肌纖維類型與肌電的關(guān)系3.3.2肌纖維類型與肌肉疲勞和肌電的關(guān)系Tesch(1980)的研究表明，F(xiàn)T%高的受試者疲勞快。支持這種觀點的人還有Nilsson(1977)，Viitasalo(1978)和Komi(1979)。肌纖維類型與肌力、肌電的關(guān)系第40頁，共54頁，2022年，5月20日，21點6分，星期五3.3肌纖維類型與肌電的關(guān)系3.3.2肌纖維類型與肌肉疲勞和肌電的關(guān)系Ochs(1977)發(fā)現(xiàn)讓受試者用最大力量收縮至疲勞，ST%高的比目魚肌(70%ST)的IEMG與疲勞前比沒有明顯變化，而腓腸肌(50%FT)的IEMG則明顯減小。第41頁，共54頁，2022年，5月20日，21點6分，星期五3.3肌纖維類型與肌電的關(guān)系3.3.2肌纖維類型與肌肉疲勞和肌電的關(guān)系Nilsson(1977)讓股四頭肌進行直到疲勞的重復(fù)快速動力性工作，觀察到肌電/肌力(E/T)的比值與FT%呈直線相關(guān)(r=0.84，P<0.001)。第42頁，共54頁，2022年，5月20日，21點6分，星期五3.3肌纖維類型與肌電的關(guān)系3.3.2肌纖維類型與肌肉疲勞和肌電的關(guān)系

在研究肌肉持續(xù)工作至疲勞過程中發(fā)現(xiàn)，隨著疲勞程度的加深，肌電信號的頻譜左移，即平均功率頻率降低。而且參加工作的肌肉中肌纖維的組成不同頻譜的變化也不同，快肌纖維百分比較高的肌肉疲勞時頻譜左移比慢肌纖維百分比較高的肌肉明顯。第43頁，共54頁，2022年，5月20日，21點6分，星期五3.3肌纖維類型與肌電的關(guān)系3.3.2肌纖維類型與肌肉疲勞和肌電的關(guān)系Viitasalo(1978)發(fā)現(xiàn)ST%高的受試者(ST%>59)與ST%低的受試者(ST%<49)相比，在疲勞性最大等長收縮中MPF的下降的斜率較小，當負荷加大時這種差別就越明顯。第44頁，共54頁，2022年，5月20日，21點6分，星期五

3.4肌肉不同形式收縮時的肌電變化Komi讓受試者以4.5cm/秒的速度作勻速的屈肘運動。肌肉的收縮形式分別為向心收縮和離心收縮，肱橈肌在工作中的IEMG都隨著肌張力的加大而增高，并存在線性關(guān)系。但是從圖中可以看出，向心收縮的曲線斜率大于離心收縮。也就是說在輸出功率相同的情況下，離心收縮的肌電幅值小于向心收縮。很有可能離心收縮所動員的運動單位少于向心收縮。第45頁，共54頁，2022年，5月20日，21點6分，星期五3.5.表面肌電圖在技術(shù)動作分析中應(yīng)用

從表面肌電圖上可以看出運動過程中各用力肌肉的用力大小,用力的順序,用力持續(xù)時間,并結(jié)合同步視頻錄象觀察動作不同階段肌肉的用力情況第46頁，共54頁，2022年，5月20日，21點6分，星期五左豎脊肌右豎脊肌左臀大肌左股二肌左股薄肌左股直肌左縫匠肌左半腱肌舞蹈技術(shù)動作分析第47頁，共54頁，2022年，5月20日，21點6分，星期五

蛙泳三個不同劃頻間下肢各主要用力肌肉肌電比較最快劃60次/分劃50次/分劃左闊筋膜張肌左股直肌左股二頭肌左臀大肌右闊筋膜張肌右股直肌右股二頭肌右臀大肌第48頁，共54頁，2022年，5月20日，21點6分，星期五弓箭步?jīng)_刺腰腹部肌群放電情況左臀大肌上部右臀大肌上部左豎脊肌下部右豎脊肌下部左腹外斜肌右腹外斜肌左腹直肌右腹直肌1.形成弓箭步姿勢圖1：右臀大肌、和左豎脊肌、左腹直肌、左腹外斜肌。其中右臀大肌放電早、持續(xù)時間最長。2.弓箭步稍收回到?jīng)_刺圖2、3、4:弓箭步不完全還原圖1，左右豎脊肌、右腹外斜肌、左臀大肌先放電，在此過程中右豎脊肌放電時間較長幅值最大；沖刺過程中圖2、3，左腹外斜肌、左腹直肌先放電但幅值不大，右臀大肌、右腹外斜肌、左豎脊肌、右豎脊肌左臀大肌依次放電，在此過程中右、左豎脊肌、右腹外斜肌、左臀大肌放電幅值比較大持續(xù)時間也比較長。第49頁，共54頁，202