肌電圖的測定與分析

關于肌電圖的測定與分析2第一節(jié)肌電圖的測試分析原理第二節(jié)表面肌電圖的應用第三節(jié)肌電圖分析軟件的使用第2頁,共83頁，2024年2月25日，星期天3骨骼肌在興奮時，會由于肌纖維動作電位的傳導和擴布而發(fā)生電位變化，這種電位變化稱為肌電。用適當的方法將骨骼肌興奮時發(fā)生的電位變化引導、放大并記錄所得到的圖形，稱為肌電圖。一、肌電圖定義第3頁,共83頁，2024年2月25日，星期天4第4頁,共83頁，2024年2月25日，星期天5第5頁,共83頁，2024年2月25日，星期天6NoraxonTelemyo2400TG2遙測肌電圖儀第6頁,共83頁，2024年2月25日，星期天7引導肌電信號的電極分類：

引導肌電信號的電極可分為兩大類，一類是針電極，另一類是表面電極。1.針電極2.表面電極第7頁,共83頁，2024年2月25日，星期天8輕度用力時用針電極從20個不同部位記錄到的正常人肱二頭肌的運動單位電位不同程度收縮時骨骼肌肌電圖（表面電極引導）第8頁,共83頁，2024年2月25日，星期天9

二、EMG信號的特征與處理幅度范圍：放大前0–10mV(+5to-5)有效頻率范圍：0-500Hz主要頻率范圍：50–150Hz第9頁,共83頁，2024年2月25日，星期天10信號處理的一般概念采集頻率信噪比（Signal-to-noiseratio）EMG信號的能量與噪音信號的比例。信號失真（Distortionofthesignal）EMGsignalshouldbealteredasminimallyaspossibleforaccuraterepresentation第10頁,共83頁，2024年2月25日，星期天11電信號噪音特征電子設備固有噪音所有電器均有，使用高質量設備可減少。頻率范圍：0–幾千Hz。環(huán)境噪音電磁幅射源（無線電廣播、電線、熒光燈）主要頻率：50Hz幅度：1–3倍EMGsignal運動偽跡電極與皮膚、電極線纜可以合適的線路減少頻率范圍：0–20Hz第11頁,共83頁，2024年2月25日，星期天12通過電極和放大器減少信號干擾差動（微分）放大減少電磁輻射噪音雙電極輸入電極的穩(wěn)定性電極的化學穩(wěn)定性電極的移動、排汗、濕度變化等隨著電極品質的提高，對皮膚處理、剃除毛發(fā)的要求在下降。第12頁,共83頁，2024年2月25日，星期天13差動（微分）放大

DifferentialAmplification第13頁,共83頁，2024年2月25日，星期天14EMG電極的放置

一般在肌腹中間。不要靠近肌腱、不要在肌肉邊緣、要與肌肉平行。第14頁,共83頁，2024年2月25日，星期天15不同放置部位的EMG結果第15頁,共83頁，2024年2月25日，星期天16參考電極的放置（接地）盡可能遠離記錄電極電中性組織（多骨組織）良好的電極接觸（大尺寸、良好的粘合接觸）第16頁,共83頁，2024年2月25日，星期天17濾波器類型便件濾波器模擬電路：放大器、電阻、電容軟件濾波器數字濾波器（數學運算）第17頁,共83頁，2024年2月25日，星期天18濾波器的種類LPFilter20Hz250Hz低通過濾波Lowpassfilter(LP)第18頁,共83頁，2024年2月25日，星期天19BPFilter20Hz250Hz帶通濾波Bandpassfilter(BP)Filter第19頁,共83頁，2024年2月25日，星期天20BS20Hz250Hz帶阻濾波器Bandstopfilter(BS)Example:50Hzfilter50Hz第20頁,共83頁，2024年2月25日，星期天21相位移動PhaseShift過濾器引起相位改變通過過濾器時，頻率成份的時間延遲也可能會產生波形扭曲通過電路的改進、過濾窗口的選擇去除Shift第21頁,共83頁，2024年2月25日，星期天22肌電整流類型RectificationRawEMGFull-waveRectifiedEMGHalf-waveRectifiedEMGDelete第22頁,共83頁，2024年2月25日，星期天23積分IntegrationAreaUnderaCurveUnits=mV-msec第23頁,共83頁，2024年2月25日，星期天24EMG幅度分析均方根振幅RootMeanSquare第24頁,共83頁，2024年2月25日，星期天25過零率NumberofZeroCrossings信號通過零值基線的次數。在進行FFT運算前曾廣泛應用。第25頁,共83頁，2024年2月25日，星期天26EMG頻譜分析FrequencySpectrum快速傅利葉轉換FastFourierTransform(FFT)平均功率頻率MPF是所有頻率成份功率的平均值對應的頻率。中位頻率（MedianFrequency）是把功率譜曲線分成功率或面積相同的兩部分的頻率第26頁,共83頁，2024年2月25日，星期天27運動單位的同步化MotorUnitSynchronization非同步化活動減少EMG幅度。運動單位的同步化增加了EMG幅度第27頁,共83頁，2024年2月25日，星期天28運動單位同步化時EMG幅度與力第28頁,共83頁，2024年2月25日，星期天29標準化Normalization是否可以直接比較不同受試者的EMG呢？影響因素不同的肌肉橫斷面不同的肌肉長度不同的快慢肌纖維比例不同的肌纖維募集方式不同的肌纖維激動頻率第29頁,共83頁，2024年2月25日，星期天30標準化方法用最大用力值來標準化用最大用力值的百分比表示亞極量用力，如50%、75%等。一般用最大隨意收縮（isometricMVC）。第30頁,共83頁，2024年2月25日，星期天31MVC時的股四頭肌積分肌電值=5.76mV-msec50%亞極量收縮時積分肌電值=2.13mV-msec2.13mV-msec5.76mV-msec=比例:.37第31頁,共83頁，2024年2月25日，星期天32電機械延遲ElectromechanicalDelay(EMD)EMD是指EMG開始到產生力量之間的延遲。延遲的生產與電活動要沿T橫管系統傳入、肌漿網釋放鈣離子、Actin-Myosincrossbridges的形成、一系列彈性成份的牽拉有關。第32頁,共83頁，2024年2月25日，星期天33貓行走時比目魚肌的EMG信號。Force直接從跟腱(achillestendon)測得。在EMG開始約70ms后產生力，EMG結束后約70時力終止。第33頁,共83頁，2024年2月25日，星期天34第一節(jié)肌電圖的測試分析原理第二節(jié)表面肌電圖的應用第三節(jié)肌電圖分析軟件的使用第34頁,共83頁，2024年2月25日，星期天35一、利用肌電測定神經的傳導速度

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

V=S/t式中:V為神經傳導速度，單位為米/秒；t為兩刺激點從刺激開始到肌肉開始收縮的時間差，單位為秒；S為兩刺激點之間的距離，單位為米。第35頁,共83頁，2024年2月25日，星期天36尺神經運動神經傳導速度的測定S1：肘部的刺激電極S2：腕部的刺激電極R：記錄電極第36頁,共83頁，2024年2月25日，星期天37二、利用肌電圖研究肌肉疲勞肌肉疲勞時其肌電活動也會發(fā)生變化，因此可以用肌電來研究肌肉疲勞的發(fā)生及機制。(1)肌肉工作過程中肌電幅值的變化肌電幅值是指肌電信號的振幅大小。在肌電研究過程中，反應肌電幅值的指標有積分肌電(EMG)和均方根振幅(RMS)。第37頁,共83頁，2024年2月25日，星期天38第38頁,共83頁，2024年2月25日，星期天39

在肌肉等長收縮至疲勞的研究過程中發(fā)現，在一定的范圍內，肌電幅值隨著肌肉疲勞程度的加深而增加。

不同持續(xù)時間股直肌、股外肌IEMG的增長情況第39頁,共83頁，2024年2月25日，星期天40(2)肌肉工作過程中肌電信號的頻譜變化

在肌肉工作過程中，肌電信號的頻率特性可隨著肌肉的機能狀態(tài)的改變而發(fā)生變化。反應肌電信號的頻率特性的指標有平均功率頻率(MPF)和中心頻率(FC)。肌肉疲勞前后肌電頻率譜變化第40頁,共83頁，2024年2月25日，星期天41

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。

不同持續(xù)時間股直肌、股外肌肌電圖MPF的下降情況

第41頁,共83頁，2024年2月25日，星期天42三、利用肌電圖評價肌力一般情況下，當肌肉以不同的負荷進行收縮時，其肌電信號IEMG同肌力成正比關系，即肌肉產生的張力越大IEMG越大。第42頁,共83頁，2024年2月25日，星期天43Lippold(1952),Close(1972)&Bigland-Ritchie(1981)認為IEMG與張力是線性關系。ZunigaandSimmon(1969)&VrendenbregtandRau(1973)認為IEMG與張力是非線性關系。等長收縮isometric時EMG與力量是線性的，在等張收縮isotonic時是非線性的(Weiretal.,1992)。第43頁,共83頁，2024年2月25日，星期天44Isometric與IsotonicContractions第44頁,共83頁，2024年2月25日，星期天45肌肉力量與肌電的線性關系柯菲因(Chaffin)等人發(fā)現當肌肉用40%MVC以下強度收縮時，肌力與肌電呈線性關系。60%MVC以上強度時，肌力與肌電也呈線性關系，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系往往就不存在了。第45頁,共83頁，2024年2月25日，星期天46離心(eccentric)收縮時EMG幅度小于向心(concentric)收縮(Komi,1973;Komietal.,1987)第46頁,共83頁，2024年2月25日，星期天47在勻速屈肘運動中肌張力與IEMG的關系

A的心收縮B離心收縮第47頁,共83頁，2024年2月25日，星期天48四、利用肌電圖分析肌纖維類型不同類型的肌纖維在疲勞時的肌電圖特征也不同。慢肌纖維百分數較高的受試者（ST%>59）,在各種負荷(30%MVC、50%MVC及79%MVC)至疲勞的工作中,MPF下降斜率比慢肌纖百分數較低的受試者(ST<49)要低，當負荷增加時更明顯。第48頁,共83頁，2024年2月25日，星期天49ST運動單位產生的EMG信號幅度低、持續(xù)時間長。FT運動單位產生的EMG信號幅度高、持續(xù)時間短。第49頁,共83頁，2024年2月25日，星期天50第50頁,共83頁，2024年2月25日，星期天51

《體育科學》1990年02期

肌纖維組成的無損測定法和儀器

高強;尹吟青;王楠;秦光俠;馬磐研究的目的是探索一種無損測定男青年股外肌肌纖維組成的方法及研制肌纖維組成無損測定儀。由43名受試者取得等長肌力及肌電圖等12項指標,用逐步回歸的方法從上述指標中篩選出與股外肌快肌纖維％(FT％)密切相關的3項指標,從而建立推測肌纖維組成的三元回歸方程。以該方程為模型,開發(fā)了肌纖維組成測定儀。該儀器所得測試結果與活檢結果對比,平均誤差為2.84％(SD=2.48％),有較高的精確性。本研究可取代活檢方法,用于運動選才。

【作者單位】：北京體育學院;北京體育學院;北京體育學院;天津大學;天津大學第51頁,共83頁，2024年2月25日，星期天52第52頁,共83頁，2024年2月25日，星期天53《中國運動醫(yī)學雜志》1990年03期8—17歲兒童少年股外肌肌纖維組成最大等長伸膝力量、相對肌力及肌圍的研究

尹吟青,王立山,王瑋,田野,劉沙,高強本文用活檢--組化方法對153名8～17歲兒童少年(男80人,女73人)做了股外肌快肌纖維%(FT%)的研究,并同時測定了最大等長伸膝力量(MVC)、相對肌力(RMVC)及肌圍(活檢處腿圍,C)。實驗發(fā)現男、女兒童及全體FT%均呈近似常態(tài)分布。且性別間也無顯著差異(P>0.05)。還發(fā)現8～17歲兒童少年的MVC、RMVC及C均隨年齡增長而增大。肌力(MVC及RMVC)與股外肌FT%間只有低度相關(r=0.23,r=0.30;P<0.05),而肌力(MVC)與肌圍間卻有密切相關(r=0.69,P<0.01)。第53頁,共83頁，2024年2月25日，星期天54五、利用肌電進行動作分析

在運動過程中可用多導肌電記錄儀將肌電記錄下來。然后，根據運動中每塊肌肉的放電順序和肌電幅度，結合高速攝像等技術，對運動員的動作進行分析診斷。分析某項運動技術，找出在完成該項動作時有哪些肌肉參加；各個肌肉用力程度怎樣；順序如何；直接為科學地安排教學與訓練提供依據。第54頁,共83頁，2024年2月25日，星期天55繞螺時的肌電變化第55頁,共83頁，2024年2月25日，星期天56第56頁,共83頁，2024年2月25日，星期天57第57頁,共83頁，2024年2月25日，星期天58

某受試者40cm下落跳時股外肌(EMG1)、股二頭肌(EMG2)肌電圖和測力臺同步記錄到的對地面垂直作用力(Fz)示意圖第58頁,共83頁，2024年2月25日，星期天59上體豎直作主動起蹲時股四頭肌的肌電圖（2毫伏、400毫秒）1.股外?。?.股直??；3.股內肌第59頁,共83頁，2024年2月25日，星期天60國家隊射箭運動員動作技術的肌電特性

中國體育科技2007年6期張秀麗劉卉劉學貞運用美國產Noraxon表面肌電遙測系統對國家射箭隊男、女各12名運動員進行測試。國家射箭隊運動員在射箭動作的不同階段尚存在部分不合理的肌肉用力特點。相對來說,無論是舉弓時的肌肉激活順序、主要肌肉用力特點,還是動作的一致性,均是女子運動員較男子運動員合理。以肌電RMS幅值的“標準差與平均數的比值”這個派生指標對運動員進行多支箭肌肉用力的一致性評價較合理。第60頁,共83頁，2024年2月25日，星期天61振動與非振動力量練習時肌電圖變化的比較研究西安體育學院學報

2004

21(4)許以誠高炳宏劉文海米衛(wèi)國（上海體育科學研究所）受試者在振動和非振動條件下,分別以動力性和靜力性兩種不同方式的進行屈肘練習,練習時施加不同的負荷,測試肱二頭肌、屈腕肌和肱三頭肌、伸腕肌的肌電圖.負荷與肌肉收縮的方式相同時,振動條件下主動肌的肌電IEMG/s值都比非振動時大；動力性收縮時,振動輕負荷與非振動重負荷時IEMG/s值相差不大。這說明,在振動條件下進行力量訓練,能夠募集更多的運動單位參與收縮,提高肌肉的興奮水平。第61頁,共83頁，2024年2月25日，星期天62第62頁,共83頁，2024年2月25日，星期天63六、其他應用

Myomoe100：修復身體運動機能戴起來像一個手臂護套一樣，myomoe100神經機器人系統用EMG傳感器探測電子肌肉活動并觸發(fā)刺激器幫助中風患者手臂重新恢復運動。第63頁,共83頁，2024年2月25日，星期天64第64頁,共83頁，2024年2月25日，星期天65假肢手的控制球型抓握柱狀抓握精確抓握側向抓握第65頁,共83頁，2024年2月25日，星期天66A指淺屈肌、指深屈肌B屈拇長肌A指伸肌B拇長伸肌、拇短伸肌C食指伸肌D.小指伸肌第66頁,共83頁，2024年2月25日，星期天67EMGSignalProcessing:

SystemFlowchart第67頁,共83頁，2024年2月25日，星期天68計算機鼠標的生理學控制EOG眼電圖：在視網膜色素上皮和光感受器細胞之間存在的視網膜靜電位。于暗、明適應條件下在被檢者內、外眥角各置一電極所檢測到的電流隨眼球的轉動而變化，記錄下來的電位就是眼電圖。第68頁,共83頁，2024年2月25日，星期天69微軟研究院打算申請的專利--將EMG連結手臂肌肉，感應手指的動作，解讀復雜的手勢，進而遙控打開車門或是控制隨身聽。人機輸入界面-游戲(空氣吉他)應用。第69頁,共83頁，2024年2月25日，星期天70高跟鞋對步態(tài)、姿態(tài)及下肢的影響高跟鞋在給予穿著者美感的同時,會引發(fā)拇外翻、小趾內翻、胼胝、跟腱炎等足部疾病。通過步態(tài)分析、足底壓力分析、下肢肌電信號測量分析,了解不同高度的鞋跟對人體步態(tài)、姿態(tài)和對足、踝、膝、髖和脊柱的影響及作用機制。穿著高跟鞋改變足底壓力水平及其分布，膝關節(jié)和踝關節(jié)彎曲角度有明顯不同，且步幅、步長、最大膝曲屈角、踝關節(jié)彎曲角度等都有顯著變化。第70頁,共83頁，2024年2月25日，星期天71第71頁,共83頁，2024年2月25日，星期天72肌肉疲勞時肌氧與EMG參數的變化及其內在聯系玉林師范學院學報2006年第27卷第03期

作者:李秀榮,陸世添探討運動肌肉疲勞是否是由缺氧引起。發(fā)現肌氧含量與IEMG呈顯著負相關(r=-0.852～-0.986)。說明肌肉活動取決于局部氧代謝狀況,缺氧可能是導致肌肉疲勞的主要因素。第72頁,共83頁，2024年2月25日，星期天73第一節(jié)肌電圖的測試分析原理第二節(jié)表面肌電圖的應用第三節(jié)肌電圖分析軟件的使用第73頁,共83頁，2024年2月25日，星期天74第74頁,共83頁，2024年2月25日，星期天75第75頁,共83頁，2024年2月25日，星期天76第76頁,共83頁，2024年2月25日，星期天77第77頁,共83頁，2024年2月25日，星期天78DataAnalysisGraphicalandnumericaldisplayofBasicresults

—Cumulativeamplitudedistributions

—Work/loading-bilateraldifferences

—Onsetslopewithactivationtimes

—Activationorder

—Onsettimes

—Peakvalues

—Physiologicgaps-level,density,duration

—Markerevents

—Cursoranalysi