表面肌电图在康复治疗的应用

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评价方法，而且也是一种较好的生物反馈治疗技术。因而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功能评价等高等方面均有重要的实用价值。

1康复治疗疗效评定。

针对肌肉康复治疗手段，特别是康复运动训练手段，可作为治疗前、后疗效对比及随访的评估方法。例如利用ｓＥＭＧ辅助诊断腰背部疾患评估椎旁肌功能。在手术、外伤、颈肩腰腿痛及其他肌肉功能障碍情况下，通过潜在的肌电信号改变确定肌肉的功能障碍、疼痛等严重程度．S E M G 可与其他先进的康复测试和训练仪器结合，协助诊断和评定各种影响骨骼肌功能的情况，如与视频图像结合可较好地对某些日常活动功能的动作进行分析；与步态分析系统结合，分析异常步态的肌电活动情况；与同步摄像系统结合对照研究，有助于分析并纠正各种异常步态；与平衡测试训练仪和等速测试系统配合使诊断更为明确。

2ｓEMG在测定肌肉疲劳中的应用

肌肉疲劳的测定无论在康复医学还是体育科研都有重要意义，1975年Petrofsky等提出，肌肉疲劳时肌电功率谱中心频率（CF）由高频向低频转移，当疲劳致使工作停止时，中心频率都达到一个相同的终值后，中心频率已被广泛用于肌肉疲劳的定量分析，有研究表明，CF在肌肉疲劳时向低频转移，并与肌肉疲劳有较好的相关性。最大收缩力（MCV）下降50%时所对应的中心频率下降曲线对疲劳较敏感，较能反映疲劳程度。在肌肉疲劳产生机理方面，目前研究证实，随意性运动引起肌肉收缩力下降后，eEMG的最大H波与最大M波振幅比率明显降低，这种现象说明肌肉疲劳发生过程中的脊髓运动神经元兴奋性受到抑制，而脊髓运动神经元兴奋性的降低则可能是导致肌肉疲劳发生的重要因素。通过sEMG和eEMG比较分析，肌纤维活动电位的异常、神经肌肉接头部传导不全、脊髓运动神经元兴奋性低下等因素的共同作用，是导致肌肉疲劳发生的重要原因。

“肌电疲劳阈”（Electromyographic fatigue threshold, EMGFT）,由 Matsumoto等建立，他们认为随着肌肉疲劳的发生和发展，iEMG和RMS线形增加，并以此评价肌肉的工作性能。Matsu-moto等通过对21名女大学生受试者的研究发现,受试者在分别完成150W、200W、250W和300W强度，为时60s的踏车运动时,股外肌的积分肌电值与运动时间呈直线相关,各级运动时iEMG曲线的斜率与负荷强度间呈直线相关，认为应用sEMG可以对机体运动的疲劳阈值做出准确的检测。有学者认为预测肌肉的疲劳阈无论是动态还是静态运动，一般情况下，随着运动肌疲劳的发生和发展,表面肌电信号的FFT曲线可以发生不同程度的左移现象，并且导致反映频谱曲线特征的MPF和MF产生相应的下降，并以此利用sEMG判断肌肉的功能状况。有关sEMG功率谱左移原因，有学者在探讨肌肉疲劳过程中sEMG功率谱变化与H+的关系时发现，肱二头肌在以60%MVC静态疲劳负荷过程中MPF呈线性下降.在疲劳负荷后的恢复期,MPF恢复极其迅速,运动结束后仅2 s,MPF已恢复到整个下降范围的26.5%;至30 s,MPF已恢复到整个下降范围的87.7%.由此得出结论:

由[H+]增加引起的肌纤维动作电位传导速度下降不是决定sEMG功率谱左移的唯一因素,提示sEMG功率谱左

移可能与神经源性的中枢机制的作用有关。

3利用sEMG评价肌肉力量及肌肉活动的协调性

sEMG为体育科学的研究提供了重要的依据与评价方法，它可以在运动过程中间接测定肌肉力量，也可以进行运动技术分析。其应用机理是肌肉收缩强度越大，肌电图的幅度增加.有学者采用表面双相诱导法的肌电图检测及应用录像轨迹系统对三种下蹲动作进行三次元解析。考察采用普通下蹲姿势、宽足间距下蹲姿势、髋关节伸展下蹲姿势三种不同下蹲姿势的力量训练,记录下肢主要运动肌的肌电图反应和地面反作用力所产生的影响,从生理和力学的角度进行分析。得出结论:采用髋关节伸展下蹲动作的下肢力量训练对短跑选手提高途中跑能力起到一定的作用;采用初动负荷法中的超等长收缩的蹲起方法对提高短跑选手的肌肉爆发力有效。

4.利用sEMG预测肌纤维类型

sEMG信号是一定范围内许多肌纤维活动的总和，利用sEMG预测骨骼肌纤维类型的基本理论依据是抗阻负荷过程中某些表面肌电信号（主要是MPF）特征与Ⅰ型纤维比例呈线性负相关，或与Ⅱ型纤维比例呈正相关。大多数学者的研究结论是,快肌纤维成分高者MPF较高，疲劳时下降明显，而慢肌纤维成分高者下降不明显[。

5其他疾病的肌病等。

现代S E M G 测试系统可以将肌电信号引出放大，可采用显示器及喇叭分别将图像信号及声音信号反馈给受试者，实现双信号的反馈治疗，增强训练效果，对于提高肌力有很大帮助，可用于各种肌肉萎缩和瘫痪的治疗。也可用特殊电极，检测训练盆底肌肉，用于预防和治疗尿失禁、子宫脱垂及痔疮等。

总之，sEMG因兼备非损伤性、局部性、实时性等优点，为临床康复医学、体育科学等领域的研究提供了重要的依据与评价方法，随着计算机应用及科技的日新月异，肌电诊断检查技术也会不断更新，其应用范围将会更加广泛。