肌電信號的記錄和獲得課件

RECORDINGANDACQUIRINGTHEELECTROMYOGRAPHICSIGNAL

肌電信號的記錄和獲得

1.單電極

單電極記錄時(shí)，一個(gè)電極放置在肌肉上面，另一個(gè)電極放置在電中性位置（諸如一個(gè)骨性突起）。單電極產(chǎn)生的頻率反應(yīng)比雙電極低、選擇性也少。

單電極常被使用在靜力性收縮和涉及到針電極的各種臨床研究中，但是單電極在測量非等長收縮時(shí)穩(wěn)定性較小，且很少被選擇。單電極適合于H反射、T反射和肌肉M波的評估。2.雙電極

雙電極記錄使用非常普遍。一般兩個(gè)電極放在肌肉中，或者放在覆蓋肌肉表面的皮膚上，第三個(gè)中性或接地電極被放置在電中性位置。

在兩個(gè)記錄電極間，利用一種差分放大器記錄電差異。通過差分放大器使得兩個(gè)共同輸入的信號被大大地減弱。容許放大器減弱這些共同信號的特性被稱為共模抑制，兩種共同輸入信號的減弱程度被描述成共模抑制比（CMRR）。

3.干擾信號

在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室或野外環(huán)境，可能還有值得考慮的射頻（RF）和來源于電器插口、燈或者其他線路信號的輸電線活動(dòng)。這些信號是典型的50或60Hz（取決于記錄的位置），因此它們正好在頻率范圍上被EMG信號所代表，也可能有大氣中其它頻率的環(huán)境射頻信號。因?yàn)椴罘址糯笃鹘档土藘蓚€(gè)放大器輸入信號出現(xiàn)的同相位信號，導(dǎo)致它們的影響大大地降低。4.影響記錄信號的因素

在設(shè)置放大器增益時(shí)必須要謹(jǐn)慎使用。如果肌電信號的振幅超過放大器增益，放大器被飽和并且以一種限幅的形式失真出現(xiàn)。

而當(dāng)輸出的振幅超出電源的界限時(shí)，限幅出現(xiàn)。另一方面，如果被設(shè)置的太低，在模擬數(shù)字（A/D）轉(zhuǎn)換后信號的分辨率將變低。

理論上說，增益應(yīng)當(dāng)被設(shè)置以便于信號的振幅與模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換的范圍相匹配。原始肌電圖伴有心電圖的原始肌電圖伴有運(yùn)動(dòng)偽差（非源自肌肉的電波）的原始肌電圖限幅±0.5V的原始肌電圖

表面電極這些類型的電極被廣泛應(yīng)用于臨床來評定感覺和運(yùn)動(dòng)神經(jīng)的傳導(dǎo)速度、F波、M波和H反射但是，這些表面電極會(huì)有一些技術(shù)上的問題一般來說，在皮膚層的內(nèi)外有一個(gè)30mV的電位。當(dāng)皮膚伸展的時(shí)候，這個(gè)電位會(huì)降至25mV，而產(chǎn)生5mV的運(yùn)動(dòng)偽差（motionartifact）。顯然，這個(gè)皮膚瞬時(shí)產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)偽差對于一個(gè)理想化的運(yùn)動(dòng)評估來說是一個(gè)缺陷。silver-silverchloride(氯化銀電極）這些表面電極可用來探測肌肉的肌電活動(dòng)，也可以作為探測周圍射頻（RF）的天線。在應(yīng)用電極前，阻抗盡可能地減小，可通過皮膚的護(hù)理，去除死皮和油脂，增加局部皮膚的血流。同時(shí)，為減少無線電頻率，可通過使用屏蔽電纜來減小電纜間的距離和編制出個(gè)性化的電極電纜。在盡可能靠近電極的地方安置一個(gè)第一級放大器（first–stageamplifier）。

例如，摩擦或者在電纜絕緣體上運(yùn)動(dòng)都會(huì)產(chǎn)生偽差。這些偽差可通過在每個(gè)電極上使用單位增益放大器（unitygainamplifier）來減小。通常我們稱之為“有源電極”（activeelectrodes），這些設(shè)備使得放大器盡可能地安放在靠近表面?zhèn)鞲衅鞯牡胤健?/p>

（圖8.5）來自于第一級放大器的信號會(huì)得到一個(gè)比較高的信噪比（SNR），這樣就是被“清除（cleaner）”過的信號。降低偽差的方法表面電極的缺陷

針電極

用來探測單個(gè)或多個(gè)個(gè)別運(yùn)動(dòng)單位的活動(dòng)，而不是探測對側(cè)肌肉的肌電活動(dòng)。將一個(gè)小的導(dǎo)線放置在一個(gè)中空的插管中央構(gòu)成同心電極,導(dǎo)線與環(huán)氧基樹脂放在一起。將套管分割成一個(gè)銳角（大約15°），留下有光澤的金屬絲表面，然后將雙極記錄到套管中。電極的放置部位

電極放置在肌肉表面的正確與否無需過分強(qiáng)調(diào)。但是，電極的部位必須是可以測得肌纖維運(yùn)動(dòng)單位的地方。

一般要遠(yuǎn)離肌腱活動(dòng)劇烈的區(qū)域。關(guān)于肌纖維的電極方向也同樣很重要。如果電極放置不是平行于肌纖維走行，那么信號的振幅可能會(huì)減少50%，同時(shí)其頻域部分也會(huì)受到影響。2.2肌電信號處理我們處理和分析信號的方式來源于模擬和數(shù)字電子技術(shù)及信號分析技術(shù)，也同樣取決于我們對于EMG信號的理解。這個(gè)部分重點(diǎn)講述最常見的捕捉和過濾信號的技術(shù)及其固有的一些技術(shù)問題。

模擬和數(shù)字濾波的應(yīng)用固有頻率特性及任何生物信號的無線電噪聲和干擾源決定了使用何種濾波技術(shù)。肌電信號的頻譜分析是指頻率低于10HZ或者高于1KHZ的信號。事實(shí)上，表面肌電的頻率上限甚至能超過帶寬上限，最高可達(dá)400HZ。而留置信號（記錄在肌肉內(nèi)）一般可獲得比較高的頻率。因此，通常會(huì)在采集表面肌電信號的時(shí)候使用一種設(shè)置為10HZ左右的高通濾波器，同時(shí)使用一種設(shè)置為1KHZ左右的抗混疊低通濾波器。但實(shí)際運(yùn)用中會(huì)隨帶通的不同特性而改變。在運(yùn)用數(shù)字信號處理后一般再使用微軟系統(tǒng)來分析結(jié)果。4.肌電信號的影響

肌肉深度電極的特性可以影響肌電信號的頻率和振幅，包括電極的種類（表面，金屬，氯化銀，留置等等），電極的大小和電極間的距離。電極的配置同樣也是一個(gè)關(guān)鍵因素。

疲勞，脫水或肌肉