02-肌電原理與應(yīng)用課件

肌電原理與應(yīng)用

02-肌電原理與應(yīng)用

肌電--骨骼肌興奮時，由于肌纖維動作電位的產(chǎn)生、傳導和擴布，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、記錄所得到的圖形，稱為肌電圖(electromyogram,EMG)。

肌電與肌電圖的概念02-肌電原理與應(yīng)用1骨骼肌的電活動02-肌電原理與應(yīng)用

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。02-肌電原理與應(yīng)用

1.1.2動作電位肌纖維興奮時，產(chǎn)生的可傳導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。02-肌電原理與應(yīng)用

1.2正常的肌電活動

1.2.1電靜息

正常骨骼肌完全放松時沒有電活動，所描記出的肌電圖表現(xiàn)為一條直線，稱為電靜息。

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1.2.2插入電位（插入電活動）

插入電位--當插入電極或移動已插入肌肉的電極時，可出現(xiàn)一些持續(xù)時間很短、波幅很低的電位變化。這種電位變化稱為插入電位或插入電活動。

插入電位的時限為1-3ms，波幅為100μv。插入電活動的持續(xù)時間較短，平均持續(xù)時間為300ms。當電極停止移動后插入電位即消失。02-肌電原理與應(yīng)用

1.2.3終板電位

在終板區(qū)進行肌電記錄，肌肉不受到刺激也可出現(xiàn)自發(fā)電活動。這些電活動以終板噪聲和終板電位的形式出現(xiàn)。

終板噪聲的特點是基線不穩(wěn)定。出現(xiàn)終板噪聲時，如果輕輕移動電極?？沙霈F(xiàn)單個的終板電位。終板電位呈單相或雙相。終板電位的幅度可達250μv，其時限為1-5ms。終板噪聲就是來源于遠距離的終板電位。

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1.3運動單位電位

運動單位電位的波形

根據(jù)運動單位電位離開基線的次數(shù)可將其分為單相、雙相、三相及多相波。正常肌電圖的三相波占80%，單相波占15%，多相波占5%。02-肌電原理與應(yīng)用02-肌電原理與應(yīng)用02-肌電原理與應(yīng)用02-肌電原理與應(yīng)用

影響運動單位電位的因素：

①電極與肌纖維的相對距離、方向和位置

運動單位電位的波形與針電極和活動的肌纖維的相對距離、方向及位置不同有關(guān)。

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影響運動單位電位的因素：

②運動單位中的肌纖維的密度和運動單位的大小

電位的幅度不僅和活動的肌纖維的距離有關(guān)，而且也取決于參與活動的肌纖維的數(shù)量。因此，運動單位電位的波幅是肌纖維密度大小的尺度。運動單位電位的幅度還同運動單位的大小有關(guān)。

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影響運動單位電位的因素：

③肌肉的收縮程度

肌肉的收縮程度不同運動單位電位的電壓也不同，輕度肌肉收縮時肌電電壓較低，收縮程度加大時，電壓增加。這是由于肌肉輕度收縮時，一般只動員少數(shù)興奮閾值較低的運動單位參與工作。這些運動單位一般屬于慢肌運動單位，興奮時其電位幅值較低。收縮程度加大時，往往可動員閾值較高的運動單位參與工作。這些運動單位一般是快肌運動單位，興奮時其電位幅值較高。另外，肌肉進行較大強度收縮時，肌纖維往往產(chǎn)生同步活動，而使肌電電位幅值加大。02-肌電原理與應(yīng)用

影響運動單位電位的因素：

④電極的種類

用雙心針電極所引導的動作電位電壓較同心針電極高。

⑤電極離活動肌纖維的距離

電極離活動的肌纖維越近電壓越高，反之就越低。

⑥缺氧和低溫

溫度下降和缺氧時，肌電電壓下降。增加運動單位電位時限。溫度改變1°C時運動單位電位時限可增加10--30%。

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影響運動單位電位的因素：

⑦年齡

隨著年齡的增長運動單位電位時限增大。

⑧肌肉的機能狀態(tài)

肌肉疲勞時肌電幅度升高，疲勞初期運動單位電位時限縮短，這是因為疲勞時運動單位同步放電的結(jié)果。在肌肉過度疲勞時，肌肉內(nèi)環(huán)境紊亂，機能下降，可使動作單位的產(chǎn)生與傳導受阻，造成運動單位的時限增大。

02-肌電原理與應(yīng)用2骨骼肌電活動的引導與測試

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2.1肌電的引導

Piper用表面電極引導出了骨骼肌隨意收縮時的肌電

Adrian和Bronk(1926)發(fā)明了同心針電極，并引導出了運動單位電位。

在此基礎(chǔ)上Basmajian等又發(fā)展為誘導型針電極。

Buchthal等再進一步發(fā)展為多導電極。

另外，用微電極引導單肌纖維的電活動也被廣泛應(yīng)用。

引導肌電的電極可分為兩大類，一類是針電極，另一類是表面電極。02-肌電原理與應(yīng)用

針電極（也叫插入電極）

由于記錄肌電的目的不同，針電極又分為許多種，即同心針電極、雙心針電極、單針電極、多道針電極。

⑴同心針電極

這種電極的直徑一般為0.3-1mm。用于記錄骨骼肌動作電位的針電極直徑一般為0.5-0.6mm，主電極的斜面積為0.07平方毫米。如果進行單肌纖維的肌電檢查，所用的針電極的主電極面積要求為0.005-0.001平方毫米。02-肌電原理與應(yīng)用

針電極

⑵雙心針電極

用這種電極可記錄較小范圍內(nèi)的肌肉電變化?？梢龑蝹€運動單位的電位。用雙心針電極所測出的運動單位電位一般比用同心針電極引導的范圍更小。所記錄的電位在兩電極間的距離小于0.5mm時，波幅比同心針電極為小，如果間距大于0.5mm，則大于同心針電極。由于兩引導電極的表面積相等，在測量時這種電極可獲得較好的共膜抑制比。

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針電極

⑶普通針電極

記錄時將電極插入肌肉中作雙極引導，無關(guān)電極可用一表面電極并接地即可。也可用兩個針電極同時插入肌肉內(nèi)進行雙級引導。

⑷多導針電極

在一個針管內(nèi)裝有許多根相互絕緣的金屬絲。每根金屬絲的末端間隔相等的距離排列在針管開放的一側(cè)。各金屬絲作為引導電極，針管作為輔助電極。

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針電極的優(yōu)點是：

①可引導運動單位甚至單個肌纖維的電位變化；

②能研究肌肉內(nèi)深部某一束肌纖維的功能。

不足是：

①所測試的區(qū)域小，不能反應(yīng)整塊肌肉的機能狀態(tài)；

②會造成一定程度的損傷，并會產(chǎn)生疼痛；

③不適合測量運動時的肌電變化。02-肌電原理與應(yīng)用

埋入電極

將一細的金屬細絲埋入肌肉內(nèi)就可進行肌電記錄。這種電極的優(yōu)點是，可引導出深層肌肉的電位變化，引導的范圍比同心針電極廣，而比表面電極的引導范圍小。用埋入電極可引導出多個運動單位電位。02-肌電原理與應(yīng)用

微電極

測量肌電的微電極直徑一般為25-30μ。引導肌電時將微電極插入肌肉中進行雙極引導。

微電極的優(yōu)點：

①、由于電極非常細，插入肌肉中不產(chǎn)生疼痛。

②、較容易插入和拔出肌肉。02-肌電原理與應(yīng)用

表面電極

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。02-肌電原理與應(yīng)用

表面電極的優(yōu)點是：

①方便易行，不會造成損傷，容易被受試者接受；

②用表面電極所測到的肌電變化可反應(yīng)整塊肌肉的機能狀態(tài)；

③適用于測量運動時的肌電變化。因此用表面電極來測量肌電的方法被廣泛應(yīng)用于體育科學研究中。02-肌電原理與應(yīng)用

不足是：

①引導出的肌電是許多運動單位電位的綜合電位，波形復雜，不便分析；

②不能較細致地反映肌肉內(nèi)部某部位或某一運動單位的肌電變化情況；

③由于皮膚的電阻較大，用表面電極所記錄到的肌電會有所減弱。02-肌電原理與應(yīng)用肌電的處理與分析

（生物電的處理與分析）

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生物電主要是指肌電、心電和腦電等生物電信號。另外壓力、力量、關(guān)節(jié)角度變化等指標可通過傳感器轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枺缓髴?yīng)用計算機進行測試分析。

各種生物電之間的主要差別是頻率、幅度和波形。如果能控制數(shù)據(jù)采樣的頻率，可實現(xiàn)多種生物電信號共用一個模數(shù)轉(zhuǎn)換通道，再通過不同的數(shù)據(jù)處理與分析模塊的組合，就能實現(xiàn)應(yīng)用計算機對生物電信號進行測試分析。分析不同的生物電信號及相關(guān)信號（如壓力、肌力、關(guān)節(jié)角度等）。02-肌電原理與應(yīng)用

生物醫(yī)學信號的特征初級信號的名稱幅度范圍頻率范圍心電(ECG)0.01-5mV0.05-100Hz腦電(EEG)2-200μV0.1-100Hz肌電(EMG)0.1-5mVDC-10kHz

0.02-5mV5-2kHz眼震電(ENC)0.05-3.5mVDC-50Hz視網(wǎng)膜電ERG)0.001-1mV0.1-200Hz胃電EGG)0.01-1mVDC-1Hz皮膚電反射(GSR)0.01-3mV0.01-1Hz心音(PCG)

0.005-2kHz脈搏波

0.1-60Hz心沖擊圖(BCG)0-7mVDC_40Hz心阻抗15-500ΩDC-60Hz呼吸率

0.1-10Hz肌肉等張收縮

DC-10Hz血液容積記圖

DC-30Hz體溫32-40℃DC-0.1Hz02-肌電原理與應(yīng)用

3.1生物電測試分析的儀器設(shè)備

⑴主機為286以上系統(tǒng)微型機一臺

⑵傳感器

肌電電極（測肌電）

心電電極（測心電）

腦電電極（測腦電）

拉力傳感器（測力量）

壓力傳感器（測壓力，如血壓）

關(guān)節(jié)角度測定儀（測關(guān)節(jié)角度變化）02-肌電原理與應(yīng)用

3.1生物電測試分析的儀器設(shè)備

⑶生物電放大器

通用生物電放大器（肌電、心電、腦電等）

專用生物電信號放大器

肌電放大器

心電放大器

腦電放大器

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3.1生物電測試分析的儀器設(shè)備

⑷

模數(shù)轉(zhuǎn)換卡(A/D卡，以SC40系列為例）

該卡的技術(shù)指標如下：

分辨率：12BIT

最高采樣頻率：60KHz

模入通道數(shù)：32單端，16雙端

模入范圍：±5V，±10V，0-10V

2路12BITD/A，5μS

可編程定時／計數(shù)器供用戶使用

48BIT可編程DI/DO供用戶使用

外觸發(fā)采集

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3.1生物電測試分析的儀器設(shè)備

⑸應(yīng)變儀

使用拉力、壓力傳感器時，需選配適當?shù)膽?yīng)變儀。

⑹記錄設(shè)備

選用多導記錄儀，磁帶記錄儀，磁盤記錄器

⑺顯示器

⑻專用分析軟件02-肌電原理與應(yīng)用生物電測試分析的儀器設(shè)備傳感器部分肌電電極心電電極腦電電極壓力傳感器張力傳感器關(guān)節(jié)角度議生物電放大部分肌電放大器心電放大器腦電放大器應(yīng)變儀等監(jiān)視部分多道示波器數(shù)據(jù)采集部分數(shù)據(jù)采集卡數(shù)據(jù)處理部分計算機輸出設(shè)備顯示器記錄儀02-肌電原理與應(yīng)用

3.２生物電計算機測試分析基礎(chǔ)

電信號可分為兩大類，一類是模擬信號，另一類是數(shù)字信號。

模擬信號--是指一個單一的正弦波，或是其組合波。是在時間和幅度上均連續(xù)的信號。

數(shù)字信號--基本上是由發(fā)生在離散時間間隔上的“脈沖”組成。是在時間和幅度上都不連續(xù)的信號。02-肌電原理與應(yīng)用

生物電信號處理分析步驟

連續(xù)的模擬信號采樣后變?yōu)殡x散的數(shù)字信號量化后的數(shù)據(jù)編碼后的數(shù)據(jù)D/A轉(zhuǎn)換輸出模擬信號02-肌電原理與應(yīng)用

3.２生物電計算機測試分析基礎(chǔ)

3.2.1數(shù)據(jù)采樣

在確定采樣的時間間隔(ΔT)時，要滿足采樣定理。

采樣定理：采樣頻率應(yīng)至少等于或大于被處理信號中的最高頻率的兩倍。否則就會發(fā)生混淆、失真現(xiàn)象。

Fs≥2Fmax

ΔT＝1/Fs

Fs：為采樣頻率

Fmax：被處理信號中的最高頻率

ΔT：采樣的時間間隔

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3.２生物電計算機測試分析基礎(chǔ)

3.2.1數(shù)據(jù)采樣

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3.２生物電計算機測試分析基礎(chǔ)

在一般的信號處理中選擇采樣頻率為：

Fs＝(3～5)Fmax

在進行頻域分析時，應(yīng)注意頻率分辨率ΔF和采樣時間間隔ΔT之間的關(guān)系。

ΔF＝1/ΔT·N

ΔF：頻率分辨率(功率譜上所代表的頻帶寬度)

ΔT：采樣的時間間隔

N：采樣的數(shù)據(jù)量

如果要進行時域分析，希望不丟掉被分析信號的峰值，最好加大采樣頻率，以保證幅值的不失真。有時可將采樣頻率定為大于10Fmax。但是如果進行頻域分析，則采樣頻率不宜過大。02-肌電原理與應(yīng)用

3.２生物電計算機測試分析基礎(chǔ)

根據(jù)公式：

ΔF＝1/ΔT·N

因為：

Fs＝1/ΔT

ΔT＝1/Fs

如果Fs越大，則ΔT就越小。在N（采樣點數(shù)）不變的情況下，則有ΔF變大，也就是頻率分辨率下降。要提高頻率分辨率，就要加大采樣的點數(shù)。如果ΔT不變，N越大，則ΔF越小，頻率分辨率越高。02-肌電原理與應(yīng)用

3.２生物電計算機測試分析基礎(chǔ)

3.2.2A/D轉(zhuǎn)換

計算機進行一般計算時，要求輸入數(shù)字信號，而我們所檢測到的生物電信號都是模擬信號。把模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的過程稱為“模─數(shù)轉(zhuǎn)換”（analogsignals－digitalsignals轉(zhuǎn)換，簡稱“A/D轉(zhuǎn)換”）。02-肌電原理與應(yīng)用

3.２生物電計算機測試分析基礎(chǔ)

3.2.2A/D轉(zhuǎn)換

將模擬信號離散化（采樣）以后，也就是說轉(zhuǎn)變成離散信號后，就要對離散信號數(shù)字化。這一過程要通過A/D轉(zhuǎn)換完成。

A/D轉(zhuǎn)換包括兩個過程。即：量化和編碼

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3.２生物電計算機測試分析基礎(chǔ)

3.2.2A/D轉(zhuǎn)換

量化

所采集的離散信號此時沒有物理量，必須對其進行量化，使其具有物理量。量化要通過量化器完成。02-肌電原理與應(yīng)用

生物電信號的量化02-肌電原理與應(yīng)用

3.２生物電計算機測試分析基礎(chǔ)

3.2.2A/D轉(zhuǎn)換

量化

如果是8位A/D轉(zhuǎn)換器，可將10v(10000mv)電壓分成28＝256個量化電平。電壓的分辨率ΔV＝10000(mv)÷256＝39.0625(mv)

如果是12位A/D轉(zhuǎn)換器，可將10v(10000mv)電壓分成212＝4096個量化電平。電壓的分辨率ΔV＝10000(mv)÷4096＝2.4414(mv)

由此可見，A/D轉(zhuǎn)換器的位數(shù)越高，精度越高。肌電信號的電壓一般低于5毫伏，應(yīng)用12位A/D轉(zhuǎn)換器可將5毫伏范圍內(nèi)的肌電信號提供1.2微伏的分辨率。02-肌電原理與應(yīng)用

3.２生物電計算機測試分析基礎(chǔ)

3.2.2A/D轉(zhuǎn)換

編碼

信號量化后，要對已經(jīng)量化的數(shù)據(jù)進行編碼。所謂編碼，就是在計算機內(nèi)給已經(jīng)量化的數(shù)字信號賦予地址。經(jīng)過編碼，就將模擬信號完全轉(zhuǎn)換成了數(shù)字信號。

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3.２生物電計算機測試分析基礎(chǔ)

3.2.3數(shù)據(jù)分析生物電信號的處理分析可分為“時域分析”和“頻域分析”兩種方法。02-肌電原理與應(yīng)用

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3.2.3數(shù)據(jù)分析

①時域分析

Ⅰ積分肌電(IEMG)積分肌電是指肌電圖曲線所包絡(luò)的面積。其單位為mv·s。設(shè)肌電信號是一個隨時間變化的函數(shù)X(t)，那么其積分的數(shù)學公式應(yīng)為：

IEMG＝∫N1N2X(t)dtN1：積分起點，N2：積分至點，X(t)：肌電曲線

dt：為采樣的時間間隔02-肌電原理與應(yīng)用

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3.2.3數(shù)據(jù)分析

N1dtN2tX(t)02-肌電原理與應(yīng)用

3.２生物電計算機測試分析基礎(chǔ)

3.2.3數(shù)據(jù)分析

Ⅱ平均值(均方根振幅，簡稱RMS)

平均值往往用來描述數(shù)據(jù)靜態(tài)特性，反應(yīng)的是在一定時間內(nèi)的肌肉放電的平均水平。其公式為：

N：采樣點數(shù),X(i)：采樣后每一點的生物電數(shù)據(jù)(幅值)

用平均值來描述就可表示該信號的中心趨勢或集中程度。平均值只能反應(yīng)一定時間內(nèi)肌電的平均水平，不能反應(yīng)肌電的變化情況。02-肌電原理與應(yīng)用

3.２生物電計算機測試分析基礎(chǔ)

3.2.3數(shù)據(jù)分析

Ⅲ均方差平均值不足以估計其信號的動態(tài)變化,因此,引入了均方差參數(shù),從公式中可以看出，X(i)-M表示的信號的幅值X(i)與平均值M的差距。均方差越大，說明信號的離散程度越大。

均方差(S2)＝1/N∑[X(i)-M]2

N：采樣點數(shù)

X(i)：采樣后每一點的生物電數(shù)據(jù)(幅值)M：生物電信號的平均值（即RMS）02-肌電原理與應(yīng)用

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3.2.3數(shù)據(jù)分析

Ⅳ最大值最大值描述的是周期性數(shù)據(jù)的最大值，表示信號幅值的最大動態(tài)范圍。最大值的計算公式是:最大值=X(i)max02-肌電原理與應(yīng)用

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3.2.3數(shù)據(jù)分析

Ⅴ對稱性將生物電信號的采樣數(shù)據(jù)進行算術(shù)相加，然后除以總點數(shù)，就得到算術(shù)平均值。由于生物電信號是由許多正弦波組成的，所以正相值和負相值相加后應(yīng)趨向零。這一指標反應(yīng)的是生物電的對稱性，越接近零越好。其計算公式是:

對稱性＝1/N∑X(i)

N：采樣點數(shù)

X(i)：采樣后每一點的生物電數(shù)據(jù)(幅值)02-肌電原理與應(yīng)用

3.２生物電計算機測試分析基礎(chǔ)

3.2.3數(shù)據(jù)分析

②頻域分析頻譜分析--就是確定一個序列的正確的頻域表示過程，通過頻譜分析可以得到被分析信號有關(guān)頻率特性的信息，如帶寬和中心頻率等。生物電分析絕大多數(shù)離不開頻譜分析。頻譜分析技術(shù)中分為兩大類：一類基于付里葉變換，另一類不基于付里葉變換?；诟独锶~變換的頻譜分析技術(shù)最為常用。02-肌電原理與應(yīng)用

3.２生物電計算機測試分析基礎(chǔ)

3.2.3數(shù)據(jù)分析

②頻域分析頻譜分析主要用來建立數(shù)據(jù)的頻率結(jié)構(gòu)，從而得到信號的振幅譜和功率譜。頻譜分析經(jīng)常應(yīng)用的指標有平均功率頻率(MPF)和中心頻率(CF或FC)。

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②頻域分析

Ⅰ、平均功率頻率(MPF)平均功率頻率表示的是過功率譜曲線重心的頻率。物理學上計算重心的公式為：

Xc：重心點的x坐標

Yc：重心點的y坐標

Xc＝∫xydx∫ydxYc＝∫yydx∫ydxdxxy02-肌電原理與應(yīng)用Ⅰ、平均功率頻率(MPF)

計算平均功率頻率的公式為：

f：表示頻率

S(f)：功率譜曲線

df：頻率分辨率

dffS(f)MPF＝∫fS(f)df∫fS(f)df02-肌電原理與應(yīng)用

Ⅱ、中心頻率(CF或FC)

在能量譜中將能量譜的總能量一分為二的頻率為中心頻率。其計算公式為：

FC=∫FsFcS2(f)df=∫FcFeS2(f)df

Fc：被處理信號的中心頻率

Fs：被處理信號的起始頻率

Fe：被處理信號的終止頻率

02-肌電原理與應(yīng)用4肌電分析在體育科研中的應(yīng)用02-肌電原理與應(yīng)用4.1利用肌電圖測定神經(jīng)的傳導速度02-肌電原理與應(yīng)用

4.1利用肌電圖測定神經(jīng)的傳導速度

4.1.1運動神經(jīng)傳導速度的測定方法

在神經(jīng)通路的兩個或兩個以上的點上，給予電流刺激，從該神經(jīng)所支配的肌肉上記錄誘發(fā)電位。然后根據(jù)下列公式計算出神經(jīng)的傳導速度。

V=S/t

式中：

V：神經(jīng)傳導速度，單位為米／秒；

t：兩刺激點從刺激開始到肌肉開始收縮的時間差，單位為秒；02-肌電原理與應(yīng)用4.1利用肌電圖測定神經(jīng)的傳導速度

4.1.1運動神經(jīng)傳導速度的測定方法02-肌電原理與應(yīng)用4.1利用肌電圖測定神經(jīng)的傳導速度

4.1.1運動神經(jīng)傳導速度的測定方法02-肌電原理與應(yīng)用4.1利用肌電圖測定神經(jīng)的傳導速度

4.1.2感覺神經(jīng)傳導速度的測定方法

逆向法感覺神經(jīng)傳導速度測定--刺激感覺神經(jīng)的近側(cè)端，記錄遠側(cè)端誘發(fā)電位。

順向法感覺神經(jīng)傳導速度測定--刺激感覺神經(jīng)的遠側(cè)端，在其近側(cè)端測誘發(fā)電位。下圖所表示的實驗裝置（左圖）就是按照順向法設(shè)計的。環(huán)狀刺激電極安放于食指，兩記錄電極分別置于腕部和肘部。右圖為所記錄到的感覺神經(jīng)誘發(fā)電位。

02-肌電原理與應(yīng)用4.1利用肌電圖測定神經(jīng)的傳導速度

4.1.2感覺神經(jīng)傳導速度的測定方法02-肌電原理與應(yīng)用4.1利用肌電圖測定神經(jīng)的傳導速度

4.1.3、影響神經(jīng)傳導速度的因素

①、不同神經(jīng)其傳導速度不同，另外同一神經(jīng)的不同部位其傳導速度也不同。

②、神經(jīng)的傳導速度與年齡有關(guān)，新生兒的運動神經(jīng)的傳導速度為27米/秒，5--6歲可達到成年人的水平，60歲后逐漸減慢。

③、神經(jīng)的傳導速度與局部的體溫有關(guān)，溫度改變1°C時，運動神經(jīng)的傳導速度相應(yīng)變化5%，溫度下降1°C時，運動神經(jīng)的傳導速度下降2．4米/秒，感覺神經(jīng)的傳導速度下降2米/秒。02-肌電原理與應(yīng)用4.２肌電變化與肌肉

疲勞的關(guān)系02-肌電原理與應(yīng)用4.２肌電變化與肌肉疲勞的關(guān)系

4.2.1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。

02-肌電原理與應(yīng)用4.２肌電變化與肌肉疲勞的關(guān)系4.2.1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)等學者都報導過肌肉疲勞時IEMG和RMS增大。02-肌電原理與應(yīng)用4.２肌電變化與肌肉疲勞的關(guān)系4.2.1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。02-肌電原理與應(yīng)用4.２肌電變化與肌肉疲勞的關(guān)系4.2.1肌肉工作過程中肌電幅值的變化02-肌電原理與應(yīng)用4.２肌電變化與肌肉疲勞的關(guān)系4.2.1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。02-肌電原理與應(yīng)用4.２肌電變化與肌肉疲勞的關(guān)系4.2.1肌肉工作過程中肌電幅值的變化02-肌電原理與應(yīng)用4.２肌電變化與肌肉疲勞的關(guān)系4.2.1肌肉工作過程中肌電幅值的變化02-肌電原理與應(yīng)用4.２肌電變化與肌肉疲勞的關(guān)系4.2.1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。

02-肌電原理與應(yīng)用4.２肌電變化與肌肉疲勞的關(guān)系4.2.1肌肉工作過程中肌電幅值的變化肌肉疲勞時肌電信號振幅的升高，可能是由于肌肉在持續(xù)的工作過程中，先參與工作的運動單位發(fā)生疲勞，為了維持工作，必須動員其它的新的運動單位參與工作。這就是所謂的運動單位的募集。由于運動單位的數(shù)量的增加，而使肌電信號的振幅(IEMG，RMS)增加。02-肌電原理與應(yīng)用4.２肌電變化與肌肉疲勞的關(guān)系4.2.1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肌纖維的傳導速度減慢；④運動單位的非同步活動。02-肌電原理與應(yīng)用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。02-肌電原理與應(yīng)用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02-肌電原理與應(yīng)用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02-肌電原理與應(yīng)用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02-肌電原理與應(yīng)用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。02-肌電原理與應(yīng)用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02-肌電原理與應(yīng)用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。02-肌電原理與應(yīng)用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02-肌電原理與應(yīng)用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，結(jié)果見圖32。02-肌電原理與應(yīng)用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02-肌電原理與應(yīng)用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。見圖33。02-肌電原理與應(yīng)用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02-肌電原理與應(yīng)用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。見圖34。02-肌電原理與應(yīng)用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02-肌電原理與應(yīng)用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。02-肌電原理與應(yīng)用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。02-肌電原理與應(yīng)用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③運動單位動作電位的傳導速度減慢假說

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)，導致運動單位動作電位的傳導速度減慢，動作電位的傳導速度的減慢就會使肌電信號的頻率特性減低。02-肌電原理與應(yīng)用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

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，導致動作電位的傳導速度減慢。02-肌電原理與應(yīng)用4.３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。見圖35。02-肌電原理與應(yīng)用4.３肌力與肌電的關(guān)系02-肌電原理與應(yīng)用4.３肌力與肌電的關(guān)系02-肌電原理與應(yīng)用4.３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。見圖36。02-肌電原理與應(yīng)用4.３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。02-肌電原理與應(yīng)用4.３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。02-肌電原理與應(yīng)用4.３肌力與肌電的關(guān)系02-肌電原理與應(yīng)用4.３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。見圖39。

02-肌電原理與應(yīng)用4.4肌纖維類型與肌電的關(guān)系4.4.1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。

02-肌電原理與應(yīng)用4.4肌纖維類型與肌電的關(guān)系4.4.1肌纖維類型與肌力、肌電的關(guān)系02-肌電原理與應(yīng)用4.4肌纖維類型與肌電的關(guān)系4.4.1肌纖維類型與肌力、肌電的關(guān)系ToshioMoritani等(1982)的研究發(fā)現(xiàn)，在40%MVC的強度收縮時，肱二頭肌的IEMG大于比目魚肌。而且隨著收縮時間的延長，肱二頭肌的肌電變化斜率大于比目魚肌(見圖44)。

02-肌電原理與應(yīng)用4.4肌纖維類型與肌電的關(guān)系4.4.1肌纖維類型與肌力、肌電的關(guān)系02-肌電原理與應(yīng)用4.4肌纖維類型與肌電的關(guān)系4.4.1肌纖維類型與肌力、肌電的關(guān)系02-肌電原理與應(yīng)用4.4肌纖維類型與肌電的關(guān)系4.4.1肌纖維類型與肌力、肌電的關(guān)系02-肌電原理與應(yīng)用4.4肌纖維類型與肌電的關(guān)系4.4.1肌纖維類型與肌力、肌電的關(guān)系02-肌電原理與應(yīng)用4.4肌纖維類型與肌電的關(guān)系4.4.1肌纖維類型與肌力、肌電的關(guān)系02-肌電原理與應(yīng)用4.4肌纖維類型與肌電的關(guān)系4.4.2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02-肌電原理與應(yīng)用4.4肌纖維類型與肌電的關(guān)系4.4.2肌纖維類型與肌肉疲勞和肌電的關(guān)系02-肌電原理與應(yīng)用4.4肌纖維類型與肌電的關(guān)系4.4.2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