表面肌电分析系统临床指导
表面肌电的原理与应用
表面肌电的原理与应用1. 引言肌电图（electromyogram，EMG）是记录肌肉活动的一种方法，通过检测肌肉表面的电活动来分析肌肉的收缩情况。
表面肌电（surface EMG，sEMG）是指通过电极贴附在肌肉表面来获取肌电信号的一种方法。
本文将介绍表面肌电的原理和它在医学和科学研究中的应用。
2. 表面肌电的原理表面肌电是通过贴附在肌肉表面的电极来检测肌肉产生的电信号。
当肌肉收缩时，肌肉纤维会发生电活动，这些电活动可以在肌肉表面被电极捕捉到。
表面肌电信号主要包括两种类型的活动：肌电阶跃和肌电波形。
•肌电阶跃：肌电阶跃是指肌肉在开始收缩时的电信号变化，通常表现为一个电压阶跃。
肌电阶跃的幅度和速度可以反映肌肉收缩的强度和快慢。
•肌电波形：肌电波形是指肌肉收缩过程中的电信号变化，通常表现为一个周期性的波形。
肌电波形的形态可以反映肌肉收缩的时程和模式。
表面肌电信号在获取后可以进行信号处理和分析，以提取相关的特征参数和信息。
3. 表面肌电的应用3.1 生物医学研究表面肌电在生物医学研究中有广泛的应用。
它可以用于研究肌肉生理功能，如肌肉的力量和疲劳特性。
通过分析表面肌电信号，可以评估肌肉的力量和稳定性，并了解肌肉的疲劳程度。
表面肌电还可以用于研究肌肉运动控制和协调，如运动技能的学习和训练。
3.2 运动医学表面肌电在运动医学中有重要的应用价值。
它可以用于评估肌肉功能和运动性能，以及运动损伤的康复。
通过分析表面肌电信号，可以判断肌肉的活动模式和协调性，发现潜在的运动损伤风险。
表面肌电还可以用于指导运动康复训练，根据肌电信号的变化调整训练计划，促进康复效果。
3.3 人机交互表面肌电在人机交互领域也有广泛的应用。
通过捕捉肌电信号，可以实现人体姿势和手势的识别。
通过分析表面肌电信号，可以识别人体肌肉的活动模式，并将其转化为相应的控制指令，实现与计算机、智能设备的交互。
3.4 生物反馈训练表面肌电也可以被应用于生物反馈训练中。
人体表面肌电信号采集系统研究
1.肌电信号提取 利用表面电极提取肌电信号，并且通过利用 INA128 芯片及周边电路软件设计，以实 现能够将微弱肌电信号顺利提取进采集系统； 2.肌电信号放大滤波电路的设计 肌电信号滤波电路是肌电信号采集系统的关键。根据肌电信号的幅频特性以及外界对 肌电信号的影响，设计了较好的滤波电路，特别是设计了一种新型的 50Hz 工频电路，能 够很好的解决工频噪声对肌电信号的影响； 3.真有效值电路设计 真有效值电路能够很好的将肌电信号波形进行整流滤波，方便肌电信号的观测，也实 现日后单片机处理肌电信号； 4.肌电信号数据显示 为了更好采集到得肌电信号使其完整性、准确地显示于计算机，通过利用软件仿真的 方式对系统的硬件电路进行验证，并通过利用 Matlab 软件最终将肌电信号在计算机上显 示出来。 本文通过对肌电信号特点的研究和设计，实现了肌电信号的采集显示功能。并且依据 设计方法可以推广到低频微弱信号在强电磁波噪声干扰下的采集。 关键词：表面肌电信号，滤波电路，50Hz 工频陷波，数据采集。
§1-3 研究内容
国外公司肌电采集系统能很好的完成肌电信号的提取采集，但是由于高昂的价格和较差的兼容性， 以及较差的便携性，对于我们的康复工程和假肢控制带来不便。
在国内生理信号采集技术已有几十年的技术积累。70 年代末，国内医学信息技术进入了新的发展 阶段。许多专家开始了以赶超国际医学研究水平为目标的课题实施。而真正以微型计算机为基础的革 命性生物医学工程研究则从 80 年代初开始。83 年后，由 Z--80 至 8086/8088 CPU 及 PC 总线机种与 DOS 系统的普及，尤其是国产化优质价廉的采集控制接口产品的推广，给国内生理医学工程技术的发 展，注入了强有力的增长剂。国内近几年肌电采集放大系统发展迅速。南京大学微弱信号研究中心研 制的 HB-851 系统能采集到原始的肌电信号，能够比较好的消除噪声的影响。Pclab 生物信号采集处理 系统是国内对生理信号采集研究的最新科研成果，它主要由硬件与软件两大部分组成。硬件主要完成 对各种生物电信号（如：心电、肌电、脑电）与非电生物信号（如：血压、张力、呼吸）的采集，并 对采集到的信号进行调理、放大，进而对信号进行模/数（A/D）转换，使之进入计算机。特别是近 2
表面肌电信号检测和处理中若干关键技术研究
表面肌电信号检测和处理中若干关键技术研究一、本文概述随着生物医学工程技术的快速发展，表面肌电信号（Surface Electromyography, sEMG）检测和处理技术已成为研究人体肌肉活动、评估肌肉功能状态以及指导康复治疗等领域的重要手段。
本文旨在对表面肌电信号检测和处理中的若干关键技术进行深入研究和分析，以提高信号质量、增强信号特征提取的准确性，进而为肌肉活动的有效监测和评估提供技术支持。
本文首先介绍了表面肌电信号的基本原理和产生机制，阐述了其在医学、体育科学、人机交互等领域的应用价值。
接着，重点探讨了表面肌电信号检测过程中的关键技术，包括电极的设计与优化、信号采集方法的改进以及信号预处理技术等。
本文还对表面肌电信号处理方法进行了深入研究，包括信号的时域分析、频域分析以及非线性分析等，以期从多个角度全面揭示肌肉活动的特征和规律。
本文总结了表面肌电信号检测和处理技术的最新研究进展，指出了当前研究中存在的问题和挑战，并对未来的研究方向进行了展望。
通过本文的研究，旨在为相关领域的研究人员和实践者提供有益的参考和借鉴，推动表面肌电信号检测和处理技术的进一步发展。
二、sEMG信号检测技术表面肌电信号（surface electromyography，sEMG）是肌肉活动时产生的生物电信号，其检测技术在运动科学、生物医学工程、康复医学等领域具有广泛的应用。
sEMG信号检测技术涉及多个关键环节，包括电极设计、信号采集、噪声抑制和信号放大等。
电极是sEMG信号检测的关键部分，其性能直接影响到信号的质量和可靠性。
理想的sEMG电极应具备高灵敏度、低噪声、良好的信噪比和长期稳定性等特点。
目前常用的sEMG电极类型包括干电极、湿电极和一次性电极等。
干电极具有使用方便、易于携带等优点，但在信号质量和稳定性方面相对较差；湿电极通过导电介质与皮肤接触，能够提高信号的稳定性和质量，但使用过程较为繁琐；一次性电极则具有卫生、方便和成本低廉等优点，但在信号质量方面可能略逊于湿电极。
表面肌电图简介及应用
谢谢观看
无强迫参与
尊重受试者的意愿，不强 迫或诱导其参与表面肌电 图实验。
知情同意
在实验前向受试者充分解 释实验目的、过程和潜在 风险，并获得其书面知情 同意。
安全问题与注意事项
设备安全
确保表面肌电图设备符合 相关安全标准，操作过程 中避免设备故障或意外事 故。
受试者安全
在实验过程中密切关注受 试者状态，确保其安全无 虞。
康复训练
表面肌电图可以监测肌肉活动状态， 指导患者进行针对性的康复训练，提 高康复效果。
运动科学研究应用案例
运动技术分析
表面肌电图可以分析运动过程中肌肉活动的协调性，为运动员提供改进运动技术的依据。
运动疲劳研究
通过表面肌电图研究运动疲劳过程中肌肉活动的变化，有助于了解运动疲劳产生的机制。
假肢控制与生物反馈训练应用案例
损伤。
无创检测
表面肌电图不需要通过插入肌肉或神 经的方式进行检测，因此不会引起疼
痛或不适。
实时反馈
表面肌电图能够实时反映肌肉的活动 状态，有助于及时发现和纠正肌肉功 能异常。
广泛的应用领域
表面肌电图在多个领域都有应用，如 运动生理学、康复医学、神经科学等。
局限性
易受干扰
表面肌电图信号容易受到其他电信号、 电磁干扰等因素的影响，导致信号质 量下降。
表面肌电图简介及应用
目录
• 表面肌电图的基本概念 • 表面肌电图的应用领域 • 表面肌电图的优缺点 • 表面肌电图的实际应用案例 • 表面肌电图的伦理与安全问题
01
表面肌电图的基本概念
定义与原理
定义
表面肌电图（sEMG）是一种通过 贴在皮肤表面的电极记录肌肉活动 的电信号的技术。
表面肌电标准化
表面肌电标准化
表面肌电（Surface Electromyography，sEMG）是测量肌肉活动的一种方法。
标准化是指在进行sEMG测量时，遵循一定的标准和规范，以确保结果的可比性和可靠性。
以下是一些常见的表面肌电标准化步骤和原则：
1. 皮肤准备：在进行sEMG测量之前，需要准备被测肌肉区域的皮肤表面。
这包括清洁皮肤，去除皮肤上的油脂、污垢和死皮，并用酒精或其他适当的消毒剂消毒皮肤。
2. 传感器放置：选择合适的sEMG传感器，并按照特定的位置和方向放置在被测肌肉上。
具体位置和方向应根据国际标准或专业指南进行确定，如表面肌电国际学会（SENIAM）提供的推荐位置。
3. 强度标定：在进行正式测量之前，通常需要进行强度标定。
这包括记录一段基准信号，如最大主动收缩或静息状态下的肌电信号，以便后续数据分析时进行参考。
4. 数据采集：使用合适的设备和采样频率进行sEMG数据的获取。
常见的采样频率为1000Hz或更高，以确保对肌肉活动的准确捕捉和表示。
5. 数据分析：对采集到的sEMG数据进行预处理和分析。
这包括滤波、去除运动伪影、时域和频域分析等步骤，根据需要选择合适的分析方法。
需要注意的是，表面肌电标准化可能会因应用领域和研究目的而有所不同。
建议参考相关的学术文献、国际标准和专业指南，以确保在sEMG测量中遵循适当的标准化步骤和原则。
表面肌电技术临床应用
表面肌电技术临床应用表面肌电技术（Surface Electromyography，简称sEMG）是一种通过检测肌肉活动产生的微弱电信号来评估肌肉状态和功能的无创测量技术。
随着科技的发展和临床医学的进步，表面肌电技术在医疗领域的应用越来越广泛，为临床诊断、治疗和康复提供了重要的辅助手段。
一、表面肌电技术原理表面肌电技术通过在患者皮肤表面安放电极，记录肌肉内产生的生物电活动，即肌电信号。
这些信号被放大、滤波和数字化，经过处理后得到肌肉活动的相关参数，如肌电幅值、频率、时域和频域特征等。
通过分析这些参数，医生可以了解肌肉的活动情况，判断肌肉功能的改变和异常。
二、表面肌电技术在临床诊断中的应用1. 骨关节疾病的诊断表面肌电技术可以帮助医生评估患者骨关节疾病时周围肌肉的活动情况，了解肌肉的失衡和损伤情况。
通过测量患者肌电信号的变化，可以对疾病进行早期诊断和鉴别诊断，及时采取措施进行治疗。
2. 运动损伤的评估运动员常常因为过度训练或不当动作造成肌肉损伤，表面肌电技术可以帮助医生评估运动损伤的程度和范围。
通过监测肌电信号的变化，可以及时发现运动员的肌肉疲劳、紧张和劳损情况，并制定相应的康复方案。
3. 中风康复的监测中风患者在康复期间往往面临肌肉无力和运动功能障碍的问题，表面肌电技术可以帮助康复医生监测患者肌肉活动的恢复情况。
通过持续监测患者的肌电信号，可以评估康复治疗的效果，指导患者进行个性化的训练和康复。
三、表面肌电技术在临床治疗中的应用1. 肌肉康复训练表面肌电技术可以帮助患者进行肌肉康复训练，通过监测肌肉活动情况，指导患者正确地进行锻炼。
医生可以根据患者的肌电信号参数调整训练强度和频率，帮助患者恢复肌肉功能，提高运动能力。
2. 神经肌肉疾病治疗一些神经肌肉疾病如痉挛、扭曲症等往往会导致肌肉活动异常，表面肌电技术可以帮助医生监测患者肌电信号的变化，评估疾病的严重程度，并制定个性化的治疗方案。
通过神经肌肉电刺激和肌肉锻炼，可以改善患者的肌肉活动功能，减轻症状。
cometa无线表面肌电系统
无线表面肌电测试分析系统简介
产品介绍：
原理：肌电信号是产生肌肉力的电信号根源，它是肌肉中许多运动单元动作电位在时间和空间上的叠加，反映了神经、肌肉的功能状态。
人体的运动是由运动神经放电，刺激相关肌肉收缩，以带动骨及关节来完成的，因此肌肉在收缩时会产生微弱的电信号。
表面肌电图是从肌肉表面通过电极引导、记录下来的神经肌肉系统活动时的生物电信号。
肌电信号本身是一种较微弱的电信号，加之皮肤和组织对肌电均有衰减作用, 在皮肤表面记录的表面肌电信号比针电极记录的信号更微弱, 也更易受干扰影响。
Cometa 肌电测试系统通过将特殊设计的电极，贴在肌肉表面来捕捉微弱的电信号，经放大并转换成数字信号，再通过无线方式送到电脑里用专业软件分析，能对神经-肌肉的功能做出评价。
应用领域：
运动生理教学与科研
体育基础理论教学，运动生理学教材中的试验部分。
肌肉收缩的生理学基础需要用该设备示教。
用肌电图研究肌肉的不同状态，肌肉之间的协调程度，收缩类型及强度。
运动训练及选材
指导科学训练:研究运动技术动作的生理学基础，帮助运动员改进技
术动作，科学训练
运动员选材：测试运动员的肌肉类型和工作能力，为科学选材提供理论依据
医学研究
检测神经对肌肉的支配程度和肌肉的损伤程度
康复领域神经肌肉疾病诊断，肌肉功能评价
人因工效学研究：
肌肉工作的工效学分析
表面肌电信号采集处理系统应用于典型的人机智能系统。
表面肌电图的分析与应用研究
4 表面肌电图的分析与应用研究表面肌电（surface electromyography, sEMG）图在电生理概念上虽然与针电极肌电图相同，但表面肌电图的研究目的，所使用的设备以及数据分析技术与针电极肌电图是有很大区别的。
相对与针电极肌电图而言，其捡拾电极为表面电极。
它将电极置于皮肤表面，使用方便，可用于测试较大范围内的EMG信号。
并很好地反映运动过程中肌肉生理生化等方面的改变。
同时，它提供了安全、简便、无创的客观量化方法，不须刺入皮肤就可获得肌肉活动有意义的信息，在测试时也无疼痛产生。
另外，它不仅可在静止状态测定肌肉活动，而且也可在运动过程中持续观察肌肉活动的变化；不仅是一种对运动功能有意义的诊断方法，而且也是一种较好的生物反馈治疗技术[50]。
4.1 肌电（electromyography, EMG）信号的产生原理及模式4.1.1肌电信号的产生原理肌肉收缩的原始冲动首先来自脊髓，然后通过轴突传导神经纤维，再由神经纤维通过运动终板发放冲动形成肌肉收缩，但每根肌纤维仅受一个运动终板支配，该运动终板一般位于肌纤维的中点。
当神经冲动使肌浆中Ca2+浓度升高时，肌蛋白发生一系列变化，使细胞丝向暗带中央移动，与此相伴的是ATP的分解消耗和化学能向机械功的转换，肌肉完成收缩。
在肌肉纤维收缩的同时也相应地产生了微弱的电位差，这就是肌电信号的由来。
人体骨骼肌纤维根据功能分为Ⅰ型慢缩纤维，又称红肌，亦即缓慢-氧化型肌纤维；Ⅱa型和Ⅱb型快缩纤维，又称白肌。
“红肌”力量产生较慢，其特点是ATP产生是氧化代谢产生的（即其含有较高的氧化能力），可以维持较长的工作时间，作用主要为保持耐力。
快肌纤维则主要是无氧酵解（糖原代谢）途径，故在相对较短的时间内，易产生疲劳和乳酸堆积[46]。
所以，不同纤维类型因其收缩类型不同，能量代谢改变不同，生理作用不同，故其收缩时的肌电信号也有不同特征，故而肌电信号反过来也可相应反映耐力、生化改变，也就是疲劳度、代谢等方面的情况。
表面肌电标准化
表面肌电标准化表面肌电标准化是一种肌肉信号处理技术，用于提取肌肉表面电极所记录的肌电信号中的有用信息，并消除由于肌肉电位幅度和形状等个体差异造成的干扰。
这样，可以更准确地分析和解释肌肉活动的特征和模式，并将其应用于肌肉研究和临床实践中。
表面肌电（Surface Electromyography, sEMG）是一种通过肌肉表面电极记录肌电信号的技术。
肌电信号是由肌肉细胞产生的电位变化所形成的。
在肌电信号中，包含了肌肉活动的时变特性和信息。
然而，由于个体差异、电极位置、皮肤准备和电极固定等因素的影响，sEMG信号的幅度和形状会发生相应的变化，从而干扰了对肌肉活动的准确分析和解释。
为了解决上述问题，研究者们提出了表面肌电标准化的方法。
表面肌电标准化的目的是通过对sEMG信号进行预处理，消除个体差异和其他干扰因素对信号的影响，提取出肌肉活动的真正特征和模式。
表面肌电标准化的方法主要包括主动肌护理、静息肌记录、信号预处理和特征提取等步骤。
主动肌护理是指在进行sEMG记录之前，通过适当的清洁和剪辑肌肉的毛发以及准备皮肤表面，确保电极与肌肉之间的接触良好，保证信号的质量和稳定性。
静息肌记录是指在sEMG记录开始之前，让被测者保持静息状态，以获得基线信号。
信号预处理是指对sEMG信号进行滤波、放大和去噪等处理，以提高信号的清晰度和准确性。
特征提取是指从标准化后的sEMG信号中提取有用的信息，如肌电活动的幅值、频率、时域和频域特征等，用于进一步的分析和应用。
在表面肌电标准化的过程中，常用的方法包括均方根（Root Mean Square, RMS）、线性包络（Linear Envelope）、傅里叶变换（Fourier Transform）和小波变换（Wavelet Transform）等。
均方根方法通过计算信号的平方和平均开方，得到信号的均方根值，用来表示信号的整体强度。
线性包络方法通过对信号进行线性滤波和全波整流，得到信号的包络线，可以较好地反映信号的幅值变化。
表面肌电信号检测电路在康复训练中的实时监测与评估
表面肌电信号检测电路在康复训练中的实时监测与评估在康复医学领域中，表面肌电信号（Surface Electromyography, sEMG）是一种非侵入性的生物电信号，通过测量肌肉活动产生的电信号来评估患者的肌肉功能。
表面肌电信号检测电路是一种用于实时监测和评估患者肌肉功能的装置，广泛应用于康复训练和生理学研究。
一、表面肌电信号检测技术简介表面肌电信号是通过放置在皮肤表面的电极阵列来检测肌肉活动产生的电信号。
这些电信号可以反映肌肉的收缩强度、活动模式以及协调性。
表面肌电信号检测技术可以用于评估患者的肌肉功能，监测肌肉疲劳以及康复训练的效果。
二、表面肌电信号检测电路的原理表面肌电信号检测电路由多个电极和信号采集模块组成。
电极贴附于患者的皮肤表面，通过感知肌电信号的变化并将其转化为电压信号。
这些电压信号经过放大、滤波和模数转换等处理后，被送入计算机进行实时监测与评估。
表面肌电信号检测电路的设计需要考虑信号增益、噪声抑制以及信号质量等因素。
三、表面肌电信号检测电路在康复训练中的应用1. 肌肉功能评估：通过监测表面肌电信号，可以评估患者的肌肉功能是否正常。
这对于康复医学领域来说是至关重要的，因为准确评估肌肉功能可以帮助医生制定个性化的康复方案。
2. 运动生物力学研究：表面肌电信号检测电路还可以用于运动生物力学研究。
通过实时监测和分析肌肉活动，可以了解运动过程中肌肉的协调性、平衡性以及对称性等指标，为运动员的技术改进提供有力的依据。
3. 康复训练监控：在康复训练过程中，表面肌电信号检测电路可以实时监测患者的肌肉活动情况。
这有助于康复医生及时调整训练强度和方式，确保患者的康复效果。
四、表面肌电信号检测电路的发展趋势随着科技的不断进步，表面肌电信号检测电路逐渐趋于小型化、便携化和智能化。
新一代的表面肌电信号检测电路将更加注重信号的准确性和稳定性，以及对多种肌肉活动的同步监测能力。
此外，与生物信息处理技术、机器学习以及虚拟现实等技术的结合，也将为康复医学领域带来更多的可能性。
表面肌电图简介及应用
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肌电信号的频谱分析
频域分析主要方法是对 ｓＥＭＧ 信号进行快 速傅立叶转换（fast Fourier transformation， FFT） ， 获得 ｓＥＭＧ 信号的平均功率频率 （mean power frequency，MPF） 和中位频 率（median frequency，MF） ， 用来定量描 述 ｓＥＭＧ 信号功率谱曲线的转移或者各种 频率分量的相对变化， 通常与肌肉功能状态 即疲劳程度有关。
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信号处理：整流Rectification
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信号处理：平滑Smothing
Noraxon肌电图软件有3种平滑方式：Mean平均值、 Mean Absolute绝对平均值、RMS(Root Mean Square)均方根
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信号处理：滤波Filtering
高通滤波 低通滤波 带通滤波 蝶值滤波 中值滤波 截至滤波
然后用消毒注射针头经皮肤植入到所要记录的肌肉内。 注意：此针电极和神经科使用的针电图机的针电极不同， 本仪器不能用来测量神经传导速度。
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标准测试电极
注意：电极的 质量直接影响 测试的结果。
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双电极，专用于小肌群测试。
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参考电极的摆放
什么是参考电极？ 为什么要摆放参考电极？ 如何摆放参考电极？
（现在表面肌电配套软件能自动计算MVC值，并将其 保存备用）
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肌电信号的时域分析
1、什么是时域分析 时域分析是最直接的肌电信号分析方法， 用于刻画时间序列信号的振幅特征， 将 肌电信号表达成记录点的电位－时间曲 线。
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表面肌电信号信号处理方法及其应用
表面肌电信号信号处理方法及其应用全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：表面肌电信号（Surface Electromyography，简称sEMG）是通过将一对电极放置在人体表面以测量肌肉电活动的一种技术。
sEMG 可以用来研究肌肉收缩模式、运动控制、疼痛评估以及康复训练等领域。
为了提取和处理sEMG信号，需要一系列信号处理方法来识别和分析特定的生物特征。
sEMG信号的种类繁多，包括静态和动态信号、噪声信号、交叉传导干扰等。
如何有效地处理sEMG信号成为了研究和实践中的关键问题。
sEMG信号的处理方法可以分为前端处理和后端处理两个阶段。
前端处理主要包括信号获取、预处理和特征提取。
在信号获取阶段，需要选择合适电极类型、布置和放置位置以保证信号的准确性和稳定性。
预处理阶段包括滤波、放大、降噪等步骤，旨在将原始信号进行去噪和增强。
特征提取阶段则是从预处理后的信号中提取出有价值的特征，如幅度、频率、时域或频域特征等。
后端处理主要包括模式识别、分类和应用。
模式识别技术通过机器学习算法将特征化的sEMG信号与肌肉运动模式进行关联，实现对肌肉运动的识别和分类。
常见的模式识别方法包括支持向量机、人工神经网络、模糊逻辑等。
分类技术则进一步将不同的肌肉运动模式进行区分和识别，为康复训练和疾病诊断提供依据。
应用阶段将处理后的sEMG信号应用于康复训练、人机交互、假肢控制等领域，从而提高生活质量和康复效果。
除了传统的处理方法，近年来还出现了一些新的sEMG信号处理技术。
基于深度学习的特征提取和分类方法已经在sEMG信号处理中取得了很好的效果。
深度学习通过构建多层神经网络进行特征从原始信号中学习和提取，能够更有效地处理复杂的sEMG信号。
生物信息学技术也开始应用于sEMG信号处理中，通过对生物特征的分析和模拟，实现对sEMG信号更深层次的理解和处理。
表面肌电信号的处理方法及其应用是一个不断发展和创新的领域。
随着研究和技术的进步，我们相信在未来，sEMG信号处理将更加高效和智能化，为康复训练、生物医学工程和健康管理等领域带来更多的应用和推动。
表面肌电图(SEMG)临床应用新进展
肌肉协调性评估
➢ 身体突然失稳时，正常人提供腰椎节 段性稳定的多裂肌存在提前激活，而 在下腰痛患者中激活时间延迟，提示 腰痛患者腰椎稳定性下降
➢ 习惯性踝关节扭伤患者突然失稳时， 腓骨长短肌的激活时间较正常人延迟 ，弹性的肌贴和稳定鞋佩戴等措施可 以减少扭伤的发生率[1]，进一步改善 踝关节周围肌群的稳定性[2]。
表面肌电图的特点
➢ 无创、实时、客观 ➢ 信号受多因素影响，分析指标多样 ➢ 一定程度反映肌肉疲劳、肌力、肌
肉收缩协调性等特征
表面肌电图常用指标
时域指标
将肌电信号看作时间的函数，用来刻画时间序列信号的振幅特征 反映运动单位募集数量的变化，其值与肌肉收缩力有关 ➢ 平均肌电值（average electromyogram，AEMG ） ➢ 积分肌电值(integrated electromyogram，iEMG） ➢ 均方根值（root mean square，RMS）
表面肌电图(SEMG)临床应用新进展
一、SEMG基本知识介绍
肌电图诊断技术
• 肌电图（electromyography，EMG），应用电子学仪器记录肌肉静 止或收缩时的电活动，及应用电刺激检查神经、肌肉兴奋及传导功能 的方 。
• 表面肌电图（surface electromyography，sEMG），又称动态肌电 图（dynamic electromyography ,DEMG），是从肌肉表面通过电 极引导、记录下来的神经肌肉系统活动时的生物电信号。
频域指标
通过对原始数据做FFT变换，据功率谱密度确定表面肌电信号中不同 频段信号分布情况，随肌肉运动至疲劳出现肌电频谱左移，频率下降 ➢ 中位频率值（median frequency，MF） ➢ 平均功率值（mean powe调性指标
表面肌电信号检测电路的实时肌肉疲劳监测与评估策略
表面肌电信号检测电路的实时肌肉疲劳监测与评估策略肌肉疲劳是运动过程中肌肉力量下降以及一系列生理和心理的变化，它是体育训练、康复治疗和运动医学研究中的重要指标。
表面肌电信号（Surface electromyography，sEMG）是一种非侵入性的方法，常用于测量肌肉活动。
本文将介绍一种基于表面肌电信号检测电路的实时肌肉疲劳监测与评估策略。
一、表面肌电信号检测电路的设计为了准确地检测肌肉活动，需要设计一个高质量的表面肌电信号检测电路。
该电路通常包括电极采集单元、信号放大单元、滤波单元和数据采集单元。
1. 电极采集单元电极采集单元负责采集肌肉表面的电信号，通常采用导电胶布电极或者导线电极。
导电胶布电极用于在肌肉表面粘贴，通过胶布的导电作用将肌肉表面的信号传输到电路中。
导线电极通过导线连接，直接将信号传输到电路中。
2. 信号放大单元肌肉表面的电信号微弱，需要经过信号放大单元放大，使其能够被后续的处理单元处理。
常用的放大器包括差分放大器和运算放大器，可以根据具体需求选择合适的放大器。
3. 滤波单元肌肉信号中可能会混入噪声信号，为了准确地提取肌肉信号，需要对信号进行滤波处理。
滤波单元通常包括高通滤波器和低通滤波器。
高通滤波器用于去除直流偏移，低通滤波器则用于去除高频噪声。
4. 数据采集单元经过前面的处理，肌肉信号已经放大并滤波。
数据采集单元负责将处理后的信号转换为数字信号，通常使用模数转换器（ADC）完成。
转换后的数字信号可以用于后续的肌肉疲劳监测与评估。
二、实时肌肉疲劳监测与评估策略通过上述表面肌电信号检测电路可以实时地采集肌肉信号，并用于肌肉疲劳的监测与评估。
以下介绍几种常用的实时肌肉疲劳监测与评估策略。
1. 时域分析时域分析是最常用的一种肌肉疲劳评估方法。
通过对肌肉表面肌电信号的振幅、周期、时长等进行分析，可以判断肌肉的疲劳程度。
这种方法简单易行，但对信号的要求较高。
2. 频域分析频域分析是一种基于信号频谱的疲劳评估方法。
肌电图规范化检测和临床
第一部分 概论 一、肌电图检查的适应证
1.前角细胞及其以下（包括前 角细胞、神经根、神经丛、周围神经、 神经肌肉接头和肌肉）病变的诊断和 鉴别诊断。
2.肌肉内注射肉毒毒素部位的 选择（部分患者）。
肌电图规范化检测和临床
二、肌电图检查的安全性和注意事项 1.必须使用三相电源插座和插头
肌电图规范化检测和临床
肌电图是记录肌肉静息、随意收 缩及周围神经受刺激时各种电特性的 技术。狭义肌电图通常指运用常规同 芯圆针电极，记录肌肉静息和随意收 缩的各种电特性。
肌电图规范化检测和临床
广义肌电图包括常规肌电图和神经传 导检测（nerve conducion studies,NCS）、重复神经电刺激 （repetitive stimulation , RNS）、 F波、H反射，瞬目反射（blink reflex）、单纤维肌电图（single fiber electromyography , SFEMG）、 运动单位计数、巨肌电图等。以下主 要介绍比较常用的肌电图操作规范。
三、肌电图检查的临床意义 1.可发现临床下病灶或易被忽略
的病变，例如运动神经元病的早期诊断、 肥胖儿童深部肌肉萎缩的检测等。
2.可对神经源性损害、肌源性损 害及神经肌肉接头病进行诊断和鉴别诊 断。
肌电图规范化检测和临床
三、肌电图检查的临床意义
3．神经病变节段的定位诊断， 如下肢H反射异常提示S1神经根病变； 肱二头肌和三角肌神经源性损害提示 C5-6神经根受累。
4.对于意识障碍或存在感觉障碍的 患者，要特别注意，避免意外损伤。
肌电图规范化检测和临床
二、肌电图检查的安全性和注意事项 5.在进行肌电图检查时，不要再将
其他与电源线连接的设备与患者相连或 接触，除非经过专业人员检查确保安全。 测定过程中不应让患者接触肌电图设备 外壳或面板。
表面肌电信号生物反馈治疗系统的研究
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者 和 １名健 康 者 ， 证 系统 的性 能 ， 时 比较 两种 训 练 方 案 的效 果 ： 高 动 作 训 练 频 率 ， 动 作 持 续 时 间 ； 低 动 作 验 同 ① 短 ②
训 练频 率 ， 动 作 持续 时 间 。结果 ： 对 值 分段 积分 算 法 在 曲线 平 滑 程 度 上优 于 其 他算 法 。在 同样 训 练 时 间 内 ， 长 绝 降低
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• 肌力的基础是运动单位的募集 最小用力时，直径小且闽值低的单个I型运动单位以最低的频率活动，产生最 小的肌力，此频率为起始频率。需要的力量增加时，此运动单位的发放频率 增加。肌力需要进一步增加时，第一个运动单位活动的力量不能满足需要， 乃有第二个运动单位的募集。此时第一个运动单位的发放频率为募集频率。 第二个运动单位也有它自己的起始频率和募集频率。为了达到肌力的均匀增 加，第二个运动单位加入以后第一个运动单位的发放频率可以低于或者高于 募集频率。根据肌力的需要，可以募集更多的运动单位。除了募集更多的运 动单位以外，增加肌力的另外一个策略是募集阈值高．发放频率高．收缩力 量大的Ⅱ型运动单位，这样肌力的增加更甚。进～步增加肌力的策略就是同 步。一些发放频率高的单位放慢其发放频率，使之与慢发放单位的频率一致 。对于频率快的单位来说发放频率减慢则产生的力量小些，但是多单位协同 收缩的总力量大些。即收缩的效率高些。此外需要长时间持续的肌肉用力时 ，运动单位的发放是轮流交替的，这样可以减少疲劳的产生。
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SEMG常用参数指标
●时域指标
RMS 均方根值 将表面肌电原始信号进行均方根处理，在临床和康复医学研 究中，常被应用于实时、无损伤地反映肌肉活动状态 ，其数 值变化通常与肌肉收缩力大小等有关 RAW 原始肌电值 指表面肌电原始信号，没有经过任何处理，在临床和康复医 学研究中，常被应用于实时、无损伤地反映肌肉活动状态 ， 其数值变化通常与肌肉收缩力大小等有关 IEMG 积分肌电 指所得肌电信号经整流滤波求单位时间内曲线下面积的总和 ，它可反映肌电信号随时间进行的强弱变化
则时阈参数和频阈参数均减低。
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表面肌电适应症
• 肌力肌张力评估 • 下腰痛评估 • 吞咽困难评 • 术前术后功能评估 • 脑瘫评估 • 脊柱侧弯评估 • 斜颈评估 • 两通道开放式分析（包含时域/频域/时频分析） • 多通道开放式分析（包含时域/频域/时频分析） • 步态分析（包含肌电、压力、大角度、小角度）
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• 时阈分析就是对干扰肌电图进行极短时限的切割(一般为 1000Hz左右)，测量其波幅，然后平均。主要的指标有两 个，一个是平均肌电图(Average EMG AEMG)，是一段时间 内瞬间肌电图幅值的平均；一个是均方根肌电图(Root mean square RMS)，是一段时间内瞬间肌电图幅值平方的 平均的平方根。二者的基本意义相同，但是灵敏度和可靠 性不完全一致。
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表面肌电硬件及连接
1. 表面肌电硬件 2. 表面肌电连接
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表面肌电硬件
A-J 10通道
肌
电
传
感
器
大
关
背
节
面
角
电
度
池
传
感
器
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表面肌电连接
• 连接电极线时应将两白点相对而连，否则会导致针脚损坏， 造成不必要的麻烦
• 用USB线将机器与电脑相连接
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表面肌电操作流程
1:双击打开桌面上的
图标
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• 频阈分析的主要成就在于研究持续收缩时频谱的低移，它 反映肌肉疲劳的变迁，它对于劳动卫生和职业康复有重要 的意义。
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• 表面肌电图参数随运动单位的募集而变化 许多研究表明运动单位发放频率越高，募集的单位越多， 则MF，MPF和ZCR增加，AEMG和RMS也增加。运动单位发 放同步则频阈参数减低而时阈参数继续增加。出现疲劳时
2: 启动BioNeuro Infiniti 评估系统,主界面相关菜单如下显示：
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注意：在该画面的右边为五个常用的快捷菜单。分别为开始开放式训 练，开始方案式训练，数据库管理，CF卡设置。其中最常用的是开始 开放式训练和开始方案式训练以及数据库三个功能。
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3 ：单击方案式训练 出现以下界面 在本对话框中，如果首次对一个患者进行训练，则要点击画面右下角的 “添加新用户”按钮
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4： 在本对话框中，输入患者的一些基本资料，如姓名，年龄，家庭 住址等，输入完毕后点击 OK
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5： 点击定义新训练 进入评估界面
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SEMG常用参数指标
●频域指标
（1）MF 中位频率 （2）MPF 平均功率频率 两指标主要用来定量描述表面肌电信号功率谱曲线的转移或者各种频率 分量的相对变化 ，通常与肌肉功能状态即疲劳程度有关
●其他指标
（1）Force 压力 通过压力传感器测出的压力值 （2）Goni 小角度 通过小关节角度传感器测出的数值 （3）Inc 通过大关节角度传感器测出的数值
表面肌电分析系统临床指导
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
目录
1 表面肌电原理及适应症 2 表面肌电硬件及连接 3 表面肌电操作流程 4 表面肌电临床案例演示 5 附：表面肌电参数指标及收费
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表面肌电原理及适应症
1. 表面肌电基本原理 2. 表面肌电适应症
3
表面肌电基本原理
• 表面肌电图（surface electromyography， sEMG），又称动态肌电图 （dynamic electromyography ,DEMG），是从肌肉表面通过电极引导、 记录下来的神经肌肉系统活动时的生物电信号。它与肌肉的活动状态和功能 状态之间存在着不同程度的关联性，因而能在一定程度上反映神经肌肉的活 动。肌肉运动中产生的生物电通过两个测量电极（相对于参考电极）产生电 位差，差分放大器检测到该信号后，经过放大、记录后所得到的图形，现代 高档的sEMG都是把放大的信号再转化为数字信号，经过通讯系统传输给微 机。微机中的分析软件对所获得的数据进行分析处理，从而完成测试评估等 科研或临床诊断任务。sEMG是一种简单、无创、容易被受试者接受的肌电 活动，可用于测试较大范围内的E M G 信号，并有助于反映运动过程中肌肉 生理、生化等方面的改变；不仅可在静止状态测定肌肉活动，而且可在各种 运动过程中持续观察肌肉活动的变化；不仅是一种对运动功能有意义的诊断 评价方法，而且也是一种较好的生物反馈治疗技术。因而在临床医学的神经 肌肉疾病诊断、高等院校人机工效学领域的肌肉工作的工效学分析，体育系 统（体科所）疲劳判定、运动技术合理性分析、肌纤维类型和无氧阈值的无 损伤性预测，医院康复领域神经肌肉疾病诊断，肌肉功能评价等高等方面均 有重要的实用价值。