肌電圖的測定與分析

1、肌電圖的測定與分析1肌電圖的測定與分析2l第一節(jié)第一節(jié) 肌電圖的測試分析原理肌電圖的測試分析原理l第二節(jié) 表面肌電圖的應用l第三節(jié) 肌電圖分析軟件的使用肌電圖的測定與分析3l骨骼肌在興奮時，會由于肌纖維動作電位的傳骨骼肌在興奮時，會由于肌纖維動作電位的傳導和擴布而發(fā)生電位變化，這種電位變化稱為導和擴布而發(fā)生電位變化，這種電位變化稱為肌電肌電。l用適當?shù)姆椒▽⒐趋兰∨d奮時發(fā)生的電位變化用適當?shù)姆椒▽⒐趋兰∨d奮時發(fā)生的電位變化引導、放大并記錄所得到的圖形，稱為引導、放大并記錄所得到的圖形，稱為肌電圖肌電圖。肌電圖的測定與分析4肌電圖的測定與分析5肌電圖的測定與分析6肌電圖的測定與分析7 引導肌電信

2、號的電極可分為兩大類，一類是引導肌電信號的電極可分為兩大類，一類是針電極針電極，另一類是，另一類是表面電極表面電極。1.1.針電極針電極2.2.表面電極表面電極肌電圖的測定與分析8l輕度用力時用針電極從輕度用力時用針電極從2020個不同部位記錄到的正常個不同部位記錄到的正常人肱二頭肌的運動單位電人肱二頭肌的運動單位電位位 不同程度收縮時骨骼肌肌電不同程度收縮時骨骼肌肌電圖（表面電極引導）圖（表面電極引導） 肌電圖的測定與分析9l幅度范圍：放大前 010 mV (+5 to -5) l有效頻率范圍：0 - 500 Hz l主要頻率范圍：50 150 Hz肌電圖的測定與分析10l采集頻率采集頻率l

3、信噪比（信噪比（Signal-to-noise ratio）EMG信號的能量與噪音信號的比例。l信號失真（信號失真（Distortion of the signal）EMG signal should be altered as minimally as possible for accurate representation肌電圖的測定與分析11l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。l環(huán)境噪音電磁幅射源（無線電廣播、電線、熒光燈）主要頻率：50 Hz幅度：1 3倍 EMG signall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 20

4、 Hz肌電圖的測定與分析12l差動（微分）放大減少電磁輻射噪音雙電極輸入l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l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。肌電圖的測定與分析13肌電圖的測定與分析14肌電圖的測定與分析15肌電圖的測定與分析16l盡可能遠離記錄電極l電中性組織 （多骨組織）l良好的電極接觸（大尺寸、良好的粘合接觸）肌電圖的測定與分析17l便件濾波器模擬電路：放大器、電阻、電容l軟件濾波器數(shù)字濾波器（數(shù)學運算）肌電圖的測定與分析18LPFilter20 Hz250 Hzl低通過濾波lLow pass filter (LP)肌電圖的測定與分析19BPF

5、ilter20 Hz250 Hzl帶通濾波lBand pass filter (BP)Filter肌電圖的測定與分析20BS20 Hz250 Hzl帶阻濾波器lBand stop filter (BS)Example: 50 Hz filter50 Hz肌電圖的測定與分析21l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l通過電路的改進、過濾窗口的選擇去除Shift肌電圖的測定與分析22Raw EMGFull-waveRectified EMGHalf-wave Rectified EMGDelete肌電圖的測定與分析23Area Under a CurveUnits

6、 = mV - msec肌電圖的測定與分析24NiiEMGNRMS12)(1NiiEMGNRMS12)(1均方根振幅Root Mean Square肌電圖的測定與分析25l信號通過零值基線的次數(shù)。l在進行FFT運算前曾廣泛應用。肌電圖的測定與分析26l快速傅利葉轉換Fast Fourier Transform (FFT)l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。medmedffdffSdffS0)()(中位頻率（ Median Frequency）是把功率譜曲線分成功率或面積相同的兩部分的頻率肌電圖的測定與分析27運動單位的同步化Motor Unit Synchronizati

7、on非同步化活動減少EMG幅度。運動單位的同步化增加了EMG幅度肌電圖的測定與分析28運動單位同步化時EMG幅度與力肌電圖的測定與分析29l是否可以直接比較不同受試者的EMG呢？l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肌電圖的測定與分析30l用最大用力值來標準化l用最大用力值的百分比表示亞極量用力，如 50%、75%等。l一般用最大隨意收縮（isometric MVC）。肌電圖的測定與分析31lMVC 時的股四頭肌積分肌電值= 5.76 mV - msecl50% 亞極量收縮時積分肌電值 = 2.13 mV - msec2.13 mV

8、 - msec5.76 mV - msec=比例:.37肌電圖的測定與分析32lEMD是指EMG開始到產生力量之間的延遲。l延遲的生產與電活動要沿T橫管系統(tǒng)傳入、肌漿網(wǎng)釋放鈣離子、Actin-Myosin crossbridges的形成、一系列彈性成份的牽拉有關。肌電圖的測定與分析33貓行走時比目魚肌的EMG信號。Force直接從跟腱 (achilles tendon)測得。在EMG開始約70 ms后產生力，EMG結束后約70時力終止。肌電圖的測定與分析34l第一節(jié) 肌電圖的測試分析原理l第二節(jié)第二節(jié) 表面肌電圖的應用表面肌電圖的應用l第三節(jié) 肌電圖分析軟件的使用肌電圖的測定與分析35如果在神

9、經通路的兩個或兩個以上的點上給予電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(jù)下列公式可計算出神經的傳導速位，然后根據(jù)下列公式可計算出神經的傳導速度。度。 V=S/tV=S/tl式中式中:V:V為神經傳導速度，單位為米為神經傳導速度，單位為米/ /秒；秒；t t為兩為兩刺激點從刺激開始到肌肉開始收縮的時間差，刺激點從刺激開始到肌肉開始收縮的時間差，單位為秒；單位為秒；S S為兩刺激點之間的距離，單位為為兩刺激點之間的距離，單位為米。米。 肌電圖的測定與分析36l尺神經運動神經傳導速度的測定尺神經運動神經傳

10、導速度的測定lS1S1：肘部的刺激電極：肘部的刺激電極 S2S2：腕部的刺激電極：腕部的刺激電極 R R：記錄電：記錄電極極 肌電圖的測定與分析37l肌肉疲勞時其肌電活動也會發(fā)生變化，因此可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。以用肌電來研究肌肉疲勞的發(fā)生及機制。l(1)(1)肌肉工作過程中肌電幅值的變化肌肉工作過程中肌電幅值的變化l 肌電幅值是指肌電信號的振幅大小。在肌電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研究過程中，反應肌電幅值的指標有積分肌電(EMG)(EMG)和均方根振幅和均方根振幅(RMS)(RMS)。肌

11、電圖的測定與分析38肌電圖的測定與分析39l不同持續(xù)時間股直肌、股外肌不同持續(xù)時間股直肌、股外肌IEMGIEMG的增長情況的增長情況肌電圖的測定與分析40l 在肌肉工作過程在肌肉工作過程中，肌電信號的頻率中，肌電信號的頻率特性可隨著肌肉的機特性可隨著肌肉的機能狀態(tài)的改變而發(fā)生能狀態(tài)的改變而發(fā)生變化。反應肌電信號變化。反應肌電信號的頻率特性的指標有的頻率特性的指標有平均功率頻率平均功率頻率(MPF)(MPF)和和中心頻率中心頻率(FC)(FC)。肌肉疲勞前后肌電頻率譜變化肌肉疲勞前后肌電頻率譜變化 肌電圖的測定與分析41不同持續(xù)時間股直肌、股外肌肌電圖不同持續(xù)時間股直肌、股外肌肌電圖MPFMPF

12、的下降情況的下降情況 肌電圖的測定與分析42l一般情況下，當肌肉以不同的負荷進行收縮時，其肌電信一般情況下，當肌肉以不同的負荷進行收縮時，其肌電信號號IEMGIEMG同肌力成正比關系，即肌肉產生的張力越大同肌力成正比關系，即肌肉產生的張力越大IEMGIEMG越越大。大。肌電圖的測定與分析43lLippold (1952), Close (1972) & Bigland-Ritchie (1981)認為IEMG與張力是線性關系。lZuniga and Simmon (1969) & Vrendenbregt and Rau (1973) 認為IEMG與張力是非線性關系。l等長收縮

13、isometric時EMG與力量是線性的，在等張收縮isotonic時是非線性的(Weir et al., 1992) 。肌電圖的測定與分析44肌電圖的測定與分析45l柯菲因柯菲因(Chaffin)等人發(fā)現(xiàn)等人發(fā)現(xiàn)當肌肉用當肌肉用40%MVC以下強以下強度收縮時，肌力與肌電呈度收縮時，肌力與肌電呈線性關系。線性關系。60%MVC以上以上強度時，肌力與肌電也呈強度時，肌力與肌電也呈線性關系，但此時的直線線性關系，但此時的直線斜率較大。而肌力在斜率較大。而肌力在40%-60%MVC時，肌力與肌電時，肌力與肌電之間的線性關系往往就不之間的線性關系往往就不存在了。存在了。肌電圖的測定與分析46離心(e

14、ccentric)收縮時EMG幅度小于向心(concentric)收縮 (Komi, 1973; Komi et al., 1987)肌電圖的測定與分析47在勻速屈肘運動中肌張力與在勻速屈肘運動中肌張力與IEMGIEMG的關系的關系 A A 的心收縮的心收縮 B B 離心收縮離心收縮肌電圖的測定與分析48l不同類型的肌纖維在疲勞時的肌電圖特征也不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(shù)較高的受試者（同。慢肌纖維百分數(shù)較高的受試者（ST%59ST%59）, ,在各種負荷在各種負荷(30%MVC(30%MVC、50%MVC50%MVC及及79%MVC)79%MVC)至疲勞至疲勞的

15、工作中的工作中,MPF,MPF下降斜率比慢肌纖百分數(shù)較低的下降斜率比慢肌纖百分數(shù)較低的受試者受試者(ST49)(ST0.05)。還發(fā)現(xiàn)817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;P0.05),而肌力(MVC)與肌圍間卻有密切相關(r=0.69,P0.01)。肌電圖的測定與分析54l在運動過程中可用多導肌電記錄儀將肌電記錄下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(jù)運動中每塊肌肉的放電順序和肌來。然后，根據(jù)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，對運動員的動作電幅度，結合

16、高速攝像等技術，對運動員的動作進行分析診斷。進行分析診斷。 l分析某項運動技術，找出在完成該項動作時有哪分析某項運動技術，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；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(jù)。直接為科學地安排教學與訓練提供依據(jù)。肌電圖的測定與分析55繞螺時的肌電變化繞螺時的肌電變化肌電圖的測定與分析56肌電圖的測定與分析57肌電圖的測定與分析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)示意圖肌電圖的測定與分析59l上體豎直作主動起蹲時股四頭肌

17、的肌電上體豎直作主動起蹲時股四頭肌的肌電圖（圖（2 2毫伏、毫伏、400400毫秒）毫秒）l1.1.股外肌；股外??；2.2.股直?。还芍奔?；3.3.股內肌股內肌 肌電圖的測定與分析60l中國體育科技中國體育科技 2007年年6期期l張秀麗 劉卉 劉學貞l運用美國產運用美國產Noraxon表面肌電遙測系統(tǒng)對國家射箭隊表面肌電遙測系統(tǒng)對國家射箭隊男、女各男、女各12名運動員進行測試。名運動員進行測試。l國家射箭隊運動員在射箭動作的不同階段尚存在部分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。不合理的肌肉用力特點。l相對來說相對來說,無論是舉弓時的肌肉激活順序、主要肌肉用無論

18、是舉弓時的肌肉激活順序、主要肌肉用力特點力特點,還是動作的一致性還是動作的一致性,均是女子運動員較男子運動均是女子運動員較男子運動員合理。員合理。l以肌電以肌電RMS幅值的幅值的“標準差與平均數(shù)的比值標準差與平均數(shù)的比值”這個派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。合理。肌電圖的測定與分析61l西安體育學院學報西安體育學院學報 2004 21(4)l許以誠許以誠 高炳宏高炳宏 劉文海劉文海 米衛(wèi)國（上海體育科學研究所）米衛(wèi)國（上海體育科學研究所） l受試者在振動和非振動條件下受試者在振動和非振動條件下,分別以動力性和靜力性分別以

19、動力性和靜力性兩種不同方式的進行屈肘練習兩種不同方式的進行屈肘練習,練習時施加不同的負荷練習時施加不同的負荷,測試肱二頭肌、屈腕肌和肱三頭肌、伸腕肌的肌電圖測試肱二頭肌、屈腕肌和肱三頭肌、伸腕肌的肌電圖.l負荷與肌肉收縮的方式相同時負荷與肌肉收縮的方式相同時,振動條件下主動肌的肌振動條件下主動肌的肌電電IEMG/s值都比非振動時大；動力性收縮時值都比非振動時大；動力性收縮時,振動輕振動輕負荷與非振動重負荷時負荷與非振動重負荷時IEMG/s值相差不大。值相差不大。l這說明這說明,在振動條件下進行力量訓練在振動條件下進行力量訓練,能夠募集更多的運能夠募集更多的運動單位參與收縮動單位參與收縮,提高肌

20、肉的興奮水平。提高肌肉的興奮水平。肌電圖的測定與分析62肌電圖的測定與分析63l戴起來像一個手臂護套一樣，myomo e100 神經機器人系統(tǒng)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。 肌電圖的測定與分析64肌電圖的測定與分析65球型抓握柱狀抓握精確抓握側向抓握肌電圖的測定與分析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.小指伸肌肌電圖的測定與分析67 Prosthetic Hand Controller EMG Amplification Device A/D Converter Classifier Signal Proce

21、ssing Time Sample Extraction Feature Extraction Transformation 肌電圖的測定與分析68計算機鼠標的生理學控制計算機鼠標的生理學控制lEOG 眼電圖：在視網(wǎng)膜色素上皮和光感受器細胞之間存在的視網(wǎng)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。 肌電圖的測定與分析69l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。 l人機輸入界面-游戲(空氣吉他) 應用。肌電圖的測定與分析70l高跟鞋在給予穿著者美感的同

22、時,會引發(fā)拇外翻、小趾內翻、胼胝、跟腱炎等足部疾病。l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。l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。肌電圖的測定與分析71肌電圖的測定與分析72l玉林師范學院學報 2006年 第27卷 第03期 作者: 李秀榮, 陸世添l探討運動肌肉疲勞是否是由缺氧引起。l發(fā)現(xiàn)肌氧含量與IEMG呈顯著負相關(r=-0.852-0.986)。l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

23、因素。肌電圖的測定與分析73l第一節(jié) 肌電圖的測試分析原理l第二節(jié) 表面肌電圖的應用l第三節(jié)第三節(jié) 肌電圖分析軟件的使用肌電圖分析軟件的使用肌電圖的測定與分析74肌電圖的測定與分析75肌電圖的測定與分析76肌電圖的測定與分析77肌電圖的測定與分析78lGraphical and numerical display of Basic results Cumulative amplitude distributions Work / loading - bilateral differences Onset slope with activation times Activation order

24、Onset times Peak values Physiologic gaps - level, density, duration Marker events Cursor analysislZoom in, zoom out lSelectable areas of interest lSpectrum Analysis, Fast Fourier Transform (FFT) showing median frequency, mean power frequency and zero crossing rate Single spectrum Average spectrum Fa

25、tigue test lNormative database of fatigue tests lFollow-up analysis with trend reports 肌電圖的測定與分析79肌電圖的測定與分析80l成都泰盟科技有限公司BL-420S生物信號處理儀l連接好儀器，1通道接尺側腕屈肌，2通過接橈側腕屈肌，3通道接張力傳感器。l參數(shù)設置：1、2通道靈敏度（G）1mv,時間常數(shù)（T）0.02,高通濾波（F）1000hz，掃描速度250ms/div。3通道靈敏度（G）20mv,時間常數(shù)（T）DC,高通濾波（F）20hz，掃描速度250ms/div。肌電圖的測定與分析81l最大力量測試：最大力量測試：盡力握握力傳感器，記錄盡力握握力傳感器，記錄3通道曲線的格數(shù)，通道曲線的格數(shù)，此時為最大負荷，然后，以此格數(shù)的此時為最大負荷，然后，以此格數(shù)的80%，60%，40%，20%，握握力傳感器，測試完，握握力傳感器