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1、2l第一节第一节 肌电图的测试分析原理肌电图的测试分析原理l第二节 表面肌电图的应用l第三节 肌电图分析软件的使用3l骨骼肌在兴奋时，会由于肌纤维动作电位的传骨骼肌在兴奋时，会由于肌纤维动作电位的传导和扩布而发生电位变化，这种电位变化称为导和扩布而发生电位变化，这种电位变化称为肌电肌电。l用适当的方法将骨骼肌兴奋时发生的电位变化用适当的方法将骨骼肌兴奋时发生的电位变化引导、放大并记录所得到的图形，称为引导、放大并记录所得到的图形，称为肌电图肌电图。4567 引导肌电信号的电极可分为两大类，一类是引导肌电信号的电极可分为两大类，一类是针电极针电极，另一类是，另一类是表面电极表面电极。1.1.针电
2、极针电极2.2.表面电极表面电极8l轻度用力时用针电极从轻度用力时用针电极从2020个不同部位记录到的正常个不同部位记录到的正常人肱二头肌的运动单位电人肱二头肌的运动单位电位位 不同程度收缩时骨骼肌肌电不同程度收缩时骨骼肌肌电图（表面电极引导）图（表面电极引导）9l幅度范围：放大前 010 mV(+5 to-5)l有效频率范围：0-500 Hz l主要频率范围：50 150 Hz10l采集频率采集频率l信噪比（信噪比（Signal-to-noise ratio）EMG信号的能量与噪音信号的比例。l信号失真（信号失真（Distortion of the signal）EMG signal sho
3、uld be altered as minimally as possible for accurate representation11l电子设备固有噪音所有电器均有，使用高质量设备可减少。频率范围：0 几千 Hz。l环境噪音电磁幅射源（无线电广播、电线、荧光灯）主要频率：50 Hz幅度：1 3倍 EMG signall运动伪迹电极与皮肤、电极线缆可以合适的线路减少频率范围：0 20 Hz12l差动（微分）放大减少电磁辐射噪音双电极输入l电极的稳定性电极的化学稳定性电极的移动、排汗、湿度变化等l随着电极品质的提高，对皮肤处理、剃除毛发的要求在下降。13141516l尽可能远离记录电极l电中性
4、组织（多骨组织）l良好的电极接触（大尺寸、良好的粘合接触）17l便件滤波器模拟电路：放大器、电阻、电容l软件滤波器数字滤波器（数学运算）18LPFilter20 Hz250 Hzl低通过滤波lLow pass filter(LP)19BPFilter20 Hz250 Hzl带通滤波lBand pass filter(BP)Filter20BS20 Hz250 Hzl带阻滤波器lBand stop filter(BS)Example:50 Hz filter50 Hz21l过滤器引起相位改变通过过滤器时，频率成份的时间延迟也可能会产生波形扭曲l通过电路的改进、过滤窗口的选择去除Shift22Ra
5、w EMGFull-waveRectified EMGHalf-wave Rectified EMGDelete23Area Under a CurveUnits=mV-msec24NiiEMGNRMS12)(1NiiEMGNRMS12)(1均方根振幅Root Mean Square25l信号通过零值基线的次数。l在进行FFT运算前曾广泛应用。26l快速傅利叶转换Fast Fourier Transform(FFT)l平均功率频率MPF是所有频率成份功率的平均值对应的频率。medmedffdffSdffS0)()(中位频率（Median Frequency）是把功率谱曲线分成功率或面积相同的两
6、部分的频率27运动单位的同步化Motor Unit Synchronization非同步化活动减少EMG幅度。运动单位的同步化增加了EMG幅度28运动单位同步化时EMG幅度与力29l是否可以直接比较不同受试者的EMG呢？l影响因素不同的肌肉横断面不同的肌肉长度不同的快慢肌纤维比例不同的肌纤维募集方式不同的肌纤维激动频率30l用最大用力值来标准化l用最大用力值的百分比表示亚极量用力，如 50%、75%等。l一般用最大随意收缩（isometric MVC）。31lMVC 时的股四头肌积分肌电值=5.76 mV-msecl50%亚极量收缩时积分肌电值=2.13 mV-msec2.13 mV-msec
7、5.76 mV-msec=比例:.3732lEMD是指EMG开始到产生力量之间的延迟。l延迟的生产与电活动要沿T横管系统传入、肌浆网释放钙离子、Actin-Myosin crossbridges的形成、一系列弹性成份的牵拉有关。33猫行走时比目鱼肌的EMG信号。Force直接从跟腱(achilles tendon)测得。在EMG开始约70 ms后产生力，EMG结束后约70时力终止。34l第一节 肌电图的测试分析原理l第二节第二节 表面肌电图的应用表面肌电图的应用l第三节 肌电图分析软件的使用35如果在神经通路的两个或两个以上的点上给予电如果在神经通路的两个或两个以上的点上给予电流刺激，从该神经
8、所支配的肌肉上记录诱发电流刺激，从该神经所支配的肌肉上记录诱发电位，然后根据下列公式可计算出神经的传导速位，然后根据下列公式可计算出神经的传导速度。度。V=S/tV=S/tl式中式中:V:V为神经传导速度，单位为为神经传导速度，单位为米米/秒；秒；t t为两为两刺激点从刺激开始到肌肉开始收缩的时间差，刺激点从刺激开始到肌肉开始收缩的时间差，单位为单位为秒；秒；S S为两刺激点之间的距离，单位为为两刺激点之间的距离，单位为米。米。36l尺神经运动神经传导速度的测定尺神经运动神经传导速度的测定lS1S1：肘部的刺激电极肘部的刺激电极 S2S2：腕部的刺激电极腕部的刺激电极 R R：记录电记录电极极
9、 37二、利用肌电图研究肌肉疲劳二、利用肌电图研究肌肉疲劳l肌肉疲劳时其肌电活动也会发生变化，因此可肌肉疲劳时其肌电活动也会发生变化，因此可以用肌电来研究肌肉疲劳的发生及机制。以用肌电来研究肌肉疲劳的发生及机制。l(1)(1)肌肉工作过程中肌电幅值的变化肌肉工作过程中肌电幅值的变化l 肌电幅值是指肌电信号的振幅大小。在肌电肌电幅值是指肌电信号的振幅大小。在肌电研究过程中，反应肌电幅值的指标有积分研究过程中，反应肌电幅值的指标有积分肌电肌电(EMG)(EMG)和均方根振幅和均方根振幅(RMS)(RMS)。3839l不同持续时间股直肌、股外肌不同持续时间股直肌、股外肌IEMGIEMG的增长情况的增
10、长情况40l 在肌肉工作过程在肌肉工作过程中，肌电信号的频率中，肌电信号的频率特性可随着肌肉的机特性可随着肌肉的机能状态的改变而发生能状态的改变而发生变化。反应肌电信号变化。反应肌电信号的频率特性的指标有的频率特性的指标有平均功率频率平均功率频率(MPF)(MPF)和和中心频率中心频率(FC)(FC)。肌肉疲劳前后肌电频率谱变化肌肉疲劳前后肌电频率谱变化 41不同持续时间股直肌、股外不同持续时间股直肌、股外肌肌电图肌肌电图MPFMPF的下降情况的下降情况 42l一般情况下，当肌肉以不同的负荷进行收缩时，其肌电信一般情况下，当肌肉以不同的负荷进行收缩时，其肌电信号号IEMGIEMG同肌力成正比关
11、系，即肌肉产生的张力越同肌力成正比关系，即肌肉产生的张力越大大IEMGIEMG越越大。大。43lLippold(1952),Close(1972)&Bigland-Ritchie(1981)认为IEMG与张力是线性关系。lZuniga and Simmon(1969)&Vrendenbregt and Rau(1973)认为IEMG与张力是非线性关系。l等长收缩isometric时EMG与力量是线性的，在等张收缩isotonic时是非线性的(Weir et al.,1992)。4445l柯菲因柯菲因(Chaffin)等人发现等人发现当肌肉用当肌肉用40%MVC以下强以下强度收缩时，肌力与肌电呈
12、度收缩时，肌力与肌电呈线性关系。线性关系。60%MVC以上以上强度时，肌力与肌电也呈强度时，肌力与肌电也呈线性关系，但此时的直线线性关系，但此时的直线斜率较大。而肌力在斜率较大。而肌力在40%-60%MVC时，肌力与肌电时，肌力与肌电之间的线性关系往往就不之间的线性关系往往就不存在了。存在了。46离心(eccentric)收缩时EMG幅度小于向心(concentric)收缩(Komi,1973;Komi et al.,1987)47在匀速屈肘运动中肌张力在匀速屈肘运动中肌张力与与IEMGIEMG的关系的关系 A A 的心收缩的心收缩 B B 离心收缩离心收缩48四、利用肌电图分析肌纤维类型四、
13、利用肌电图分析肌纤维类型l不同类型的肌纤维在疲劳时的肌电图特征也不不同类型的肌纤维在疲劳时的肌电图特征也不同。慢肌纤维百分数较高的受试者（同。慢肌纤维百分数较高的受试者（ST%59ST%59）,在各种负荷在各种负荷(30%MVC(30%MVC、50%MVC50%MVC及及79%MVC)79%MVC)至疲劳至疲劳的工作中的工作中,MPF,MPF下降斜率比慢肌纤百分数较低的下降斜率比慢肌纤百分数较低的受试者受试者(ST49)(ST0.05)。还发现817岁儿童少年的MVC、RMVC及C均随年龄增长而增大。肌力(MVC及RMVC)与股外肌FT%间只有低度相关(r=0.23,r=0.30;P0.05)
14、,而肌力(MVC)与肌围间却有密切相关(r=0.69,P0.01)。54l在运动过程中可用多导肌电记录仪将肌电记录下在运动过程中可用多导肌电记录仪将肌电记录下来。然后，根据运动中每块肌肉的放电顺序和肌来。然后，根据运动中每块肌肉的放电顺序和肌电幅度，结合高速摄像等技术，对运动员的动作电幅度，结合高速摄像等技术，对运动员的动作进行分析诊断。进行分析诊断。l分析某项运动技术，找出在完成该项动作时有哪分析某项运动技术，找出在完成该项动作时有哪些肌肉参加；各个肌肉用力程度怎样；顺序如何；些肌肉参加；各个肌肉用力程度怎样；顺序如何；直接为科学地安排教学与训练提供依据。直接为科学地安排教学与训练提供依据。
15、55绕螺时的肌电变化绕螺时的肌电变化565758 某受试者40cm下落跳时股外肌(EMG1)、股二头肌(EMG2)肌电图和测力台同步记录到的对地面垂直作用力(Fz)示意图59l上体竖直作主动起蹲时股四头肌的肌电上体竖直作主动起蹲时股四头肌的肌电图（图（2 2毫伏、毫伏、400400毫秒）毫秒）l1.1.股外肌；股外肌；2.2.股直肌；股直肌；3.3.股内肌股内肌 60l中国体育科技中国体育科技 2007年年6期期l张秀丽 刘卉 刘学贞l运用美国产运用美国产Noraxon表面肌电遥测系统对国家射箭队表面肌电遥测系统对国家射箭队男、女各男、女各12名运动员进行测试。名运动员进行测试。l国家射箭队运
16、动员在射箭动作的不同阶段尚存在部分国家射箭队运动员在射箭动作的不同阶段尚存在部分不合理的肌肉用力特点。不合理的肌肉用力特点。l相对来说相对来说,无论是举弓时的肌肉激活顺序、主要肌肉用无论是举弓时的肌肉激活顺序、主要肌肉用力特点力特点,还是动作的一致性还是动作的一致性,均是女子运动员较男子运动均是女子运动员较男子运动员合理。员合理。l以肌电以肌电RMS幅值的幅值的“标准差与平均数的比值标准差与平均数的比值”这个派这个派生指标对运动员进行多支箭肌肉用力的一致性评价较生指标对运动员进行多支箭肌肉用力的一致性评价较合理。合理。61l西安体育学院学报西安体育学院学报 2004 21(4)l许以诚许以诚 高炳宏高炳宏 刘文海刘文海 米卫国（上海体育科学研究所）米卫国（上海体育科学研究所）l受试者在振动和非振动条件下受试者在振动和非振动条件下,分别以动力性和静力性分别以动力性和静力性两种不同方式的进行屈肘练习两种不同方式的进行屈肘练习,练习时施加不同的负荷练习时施加不同的负荷,测试肱二头肌、屈腕肌和肱三头肌、伸腕肌的肌电图测试肱二头肌、屈腕肌和肱三头肌、伸腕肌的肌电图.l负荷与肌肉收缩的方式相同时负
