肌电图的测定与分析
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肌电图
2、群多相电位：时限较长，可达20～30ms。 多见于陈旧性神经损伤、脊髓前角细胞疾 病。
多相电位
单纯相、混合相、干扰相
重收缩时肌电图
重收缩时肌电图波形的异常改变是运动单位电 位数量和放电频率的改变。 1、完全无运动单位电位：大力收缩时，不出 现任何运动单位电位，表示运动功能完全丧失。 见于严重的神经肌肉疾患、神经失用及癔症性 瘫痪。 2、运动单位电位数量减少：表现为单纯相或 少量运动单位电位出现。 3、病理干扰相：见于肌病患者。严重受累肌 肉。可无病理干扰相。
异常插入电位
（1）插入电位延长是肌肉去神经支配后肌膜 兴奋行异常增高的结果。出现强直样电位 与肌强直电位为插入电位延长改变。见于 神经源性疾病，也可见于多发性肌炎、皮 肌炎。 （2） 插入电位减弱消失，见于肌纤维严重萎 缩，被结缔组织或脂肪组织所替代。
强直样电位与肌强直电位
1、强直样电位：针极插入后继发的一系列 高频电位。特点：突然出现，突然消失， 波幅和频率通常没有变化，扬声器上可听 到“咕咕” 样蛙鸣声。 2、肌强直电位：插入电位延长的一种特殊 形式，特点：波幅和频率递增递减，扬声 器上可听到俯冲轰炸机样特殊音响。
神经传导速度检测
3、时程（D）：从电位开始到回到基线的 时间，以毫秒表示。反映神经纤维兴奋的 同步性。D延长，提示神经纤维脱髓鞘传导 扩散可能性。 4、传导速度：单位时间内冲动传导的距离 （m/s），综合反映神经传导状态。
神经传导速度检测
1、运动神经传导（MNCV） 运动神经传导速度(m/s)=近端、远端刺激 点间的距离（mm）/两点间潜伏期差（ms）
2、感觉神经传导（SNCV） 感觉神经传导速度(m/s)=刺激与记录点的 距离（mm）/潜伏期（ms)
多相电位
单纯相、混合相、干扰相
重收缩时肌电图
重收缩时肌电图波形的异常改变是运动单位电 位数量和放电频率的改变。 1、完全无运动单位电位：大力收缩时，不出 现任何运动单位电位，表示运动功能完全丧失。 见于严重的神经肌肉疾患、神经失用及癔症性 瘫痪。 2、运动单位电位数量减少：表现为单纯相或 少量运动单位电位出现。 3、病理干扰相：见于肌病患者。严重受累肌 肉。可无病理干扰相。
异常插入电位
（1）插入电位延长是肌肉去神经支配后肌膜 兴奋行异常增高的结果。出现强直样电位 与肌强直电位为插入电位延长改变。见于 神经源性疾病，也可见于多发性肌炎、皮 肌炎。 （2） 插入电位减弱消失，见于肌纤维严重萎 缩，被结缔组织或脂肪组织所替代。
强直样电位与肌强直电位
1、强直样电位：针极插入后继发的一系列 高频电位。特点：突然出现，突然消失， 波幅和频率通常没有变化，扬声器上可听 到“咕咕” 样蛙鸣声。 2、肌强直电位：插入电位延长的一种特殊 形式，特点：波幅和频率递增递减，扬声 器上可听到俯冲轰炸机样特殊音响。
神经传导速度检测
3、时程（D）：从电位开始到回到基线的 时间，以毫秒表示。反映神经纤维兴奋的 同步性。D延长，提示神经纤维脱髓鞘传导 扩散可能性。 4、传导速度：单位时间内冲动传导的距离 （m/s），综合反映神经传导状态。
神经传导速度检测
1、运动神经传导（MNCV） 运动神经传导速度(m/s)=近端、远端刺激 点间的距离（mm）/两点间潜伏期差（ms）
2、感觉神经传导（SNCV） 感觉神经传导速度(m/s)=刺激与记录点的 距离（mm）/潜伏期（ms)
肌电图
1994年，Brown测定了成人吃口香糖时的肌电图，发现对于个人而言肌电图的重复性很好，而且具有一定的 时间稳定性，但是不同人的肌电图差异显著。不过，在研究中，被测试者表示贴在脸上的电极不干扰正常的咀嚼 活动。Brown证实，对每个个体和每种食品而言，咀嚼方式是肉收缩时会产生微弱电流，在皮肤的适当位置附着电极可以测定身体表面肌肉的电流。电流强 度随时间变化的曲线叫肌电图(electromyogram，EMG)。肌电图应用电子仪器记录肌肉在静止或收缩时的生物电 信号，在医学中常用来检查神经、肌肉兴奋及传导功能等，以此确定周围神经、神经元、神经肌肉接头及肌肉本 身的功能状态。1985年，托恩伯格（Tornberg）首次将肌电图用于食品科学领域。自此，肌电图技术开始用于食 品质地的测量。该方法是一种相对简单的测量肌肉活动的方法，因为将电极贴在皮肤上，就可以测定接近皮肤表 面的肌肉电位变化，也不干扰正常的咀嚼活动。
肌电图测量时可用电极大体有两类：一是皮肤表面电极，它是置于皮肤表面用以记录整块肌肉的电活动，以 此来记录神经传导速度、脊髓的反射、肌肉的不自主运动等；二是同轴单心或双心针电极，它是插入肌腹用以检 测运动单位电位。医学上常用针电极，插入受检的肌肉会引起疼痛，因此在测量食品质地时不可滥用。在相同的 条件下，使用电极面积小者比面积大者记录的电位更大。因此，在食品质地分析时，使用较多的是皮肤表面电极。 它的优点是不引起疼痛，也常在测定神经传导速度时用于记录诱发的EMG反应。表面电极通常为两个小圆盘(直径 约8mm)或长方形(12mm×6mm)的不锈钢、锡或银板构成，安放在被检测EMG的肌肉覆盖皮肤表面，电极间距离视肌 肉大小及检测范围而定。据报道，用表面电极测定咀嚼肌EMG时，若两极问的距离在3.5～40mm，则EMG平均电压 随两极间距离的增大而增高；如两极间距达50ram，平均电压不再增高，反而有下降的趋势。在咀嚼肌EMG测量时 一般两极间距可采用15～20ram。电极应与清洁的皮肤表面良好接触，在皮肤表面可涂以导电膏或生理盐水，皮 肤电阻应小于10k12。接触不良或皮肤电阻太大时会发生干扰。表面电极不能用于引导深部肌肉的电活动，即使 对表浅的小肌肉也不能用它来引导单个运动单位电位和EMG的高频成分。
肌电图测量时可用电极大体有两类：一是皮肤表面电极，它是置于皮肤表面用以记录整块肌肉的电活动，以 此来记录神经传导速度、脊髓的反射、肌肉的不自主运动等；二是同轴单心或双心针电极，它是插入肌腹用以检 测运动单位电位。医学上常用针电极，插入受检的肌肉会引起疼痛，因此在测量食品质地时不可滥用。在相同的 条件下，使用电极面积小者比面积大者记录的电位更大。因此，在食品质地分析时，使用较多的是皮肤表面电极。 它的优点是不引起疼痛，也常在测定神经传导速度时用于记录诱发的EMG反应。表面电极通常为两个小圆盘(直径 约8mm)或长方形(12mm×6mm)的不锈钢、锡或银板构成，安放在被检测EMG的肌肉覆盖皮肤表面，电极间距离视肌 肉大小及检测范围而定。据报道，用表面电极测定咀嚼肌EMG时，若两极问的距离在3.5～40mm，则EMG平均电压 随两极间距离的增大而增高；如两极间距达50ram，平均电压不再增高，反而有下降的趋势。在咀嚼肌EMG测量时 一般两极间距可采用15～20ram。电极应与清洁的皮肤表面良好接触，在皮肤表面可涂以导电膏或生理盐水，皮 肤电阻应小于10k12。接触不良或皮肤电阻太大时会发生干扰。表面电极不能用于引导深部肌肉的电活动，即使 对表浅的小肌肉也不能用它来引导单个运动单位电位和EMG的高频成分。
肌电图
异常结果判断标准
(3)肌源性损害:针极肌电图检查时,MUP时限 缩短,小于正常同龄儿正常值20%以上,伴或 不伴自发电位,神经传导速度正常;
(4)重复频率刺激阳性,刺激频率为3 Hz时,第4 次刺激波幅较第1次刺激波幅降低超过10%。
界线性肌电图
(1)针极肌电图检查时,仅出现自发电位,无 MUP时限明显改变 (2)神经传导速度检查时,复合肌肉动作电位
②圆锥马尾病变:可见纤颤电位、正锐波、复合重复 放电和运动单位丢失等神经源性损害的改变;
③括约肌发育不良的诊断和排除诊断及新生儿肛门 闭锁的术前评估等。
巨肌电图
巨肌电图(macroelectromyography,macro—EMG) 是在SFEMG的基础上改良的一项电诊断技术。与
同心圆针EMG不同的是可以记录整个(或运动单位 的大部分)运动单位的电活动。 主要用于运动单位的研究和检测,在各种神经肌肉 病的诊断和鉴别诊断中均有价值。虽然macro— EMG技术是其他电生理手段不能完全取代的研究 和评估整个运动单位的客观手段,与FD等指标的结 合有助于鉴别肌源性损害和神经源性以及废用性 肌肉萎缩等。 因电极粗大引起的疼痛和耗时而影响该技术的推 广应用。
运动单位电位时限和电压改变：时限的平均值 偏离正常值的20%为时限的缩短与延长。
意义： （1）时限延长，电压增高，见于脊髓前角细 胞病变和陈旧性周围神经损伤、卡压、小儿产 伤等。病变早期时限并不延长。 （2）时限缩短，电压减低，见于肌源性疾病。 （3）时限延长，电压减低，见于周围神经损 伤。
NCV的临床意义
（1）定性诊断：鉴别髓鞘和轴索损害。 （2）定位诊断：周围神经、神经丛、神经
根及前角细胞病变。节段NCV的测定可发 现部分传导阻滞,用于多灶运动神经病的诊 断和鉴别诊断。 （3）病变的程度。 （4）协助周围神经疾病疗效观察及随访。
肌电图
临床肌电图——针极肌电图——自发放电对于骨骼肌的针电极肌电图检测，由四个步骤组成：1.插入电活动—在肌肉中移动针电极所产生的电活动；2、自发电活动—在肌肉处于静息状态下，将针置于放松的肌肉中不动，而记录的电活动；3、MUP—肌肉随意轻收缩期间，运动神经元零星发放所诱发的电活动；4、募集和干扰型电活动—逐渐增加力量，一直到最大用力收缩期间，电活动的变化。
一、正常肌电图 1、插入电位在电静息条件下，插入及移动针电极的瞬间，针电极机械地刺激肌纤维所诱发的动作电位，称为插入电位。
插入电位与神经支配无关，而是肌纤维受机械刺激引起的。
它的特征是，针电极移动一旦停止，插入电位随即消失。
插入电活动的大小，主要取决于动针的幅度和速度。
根据波形和从其声响，插入电位有正常、减少、增加几种类型。
当肌肉纤维化时，肌电量明显减少，而在失神经和炎症状况下，肌纤维就易激惹，肌电量增加。
这样，就首先给出肌电图异常的提示。
2、终板电位在终板区,由于针尖激惹肌肉内神经末梢,从而产生终板活动。
终板活动主要有两种成分： (1) 终板噪声是一种反复出现的低电压、短时限的负性电位，这种活动最常表现为不规则的基线，通过扬声器，可听到特征性的海啸样声响。
(2) 终板棘波是高波幅的、以快速不规则形式发放的电位。
是神经末梢受到机械性刺激后，继发的肌纤维放电。
典型者先有负相、说明起源于记录针尖。
其声响好似肥肉在煎锅里噼啪作响。
终板棘波与终板区记录到的纤颤电位从形态上不好区别。
但是终板区外记录到的纤颤电位，在主负棘波之前有一个小的正波。
因此，稍稍一动针尖的位置，即可改变初始呈负相的终板棘波的极性。
所以，终板外的纤颤电位才有病理诊断价值。
二、异常肌电图 1、插入电活动插入活动减少见于：①周期性麻痹的发作期；②在肌病或神经源性病变中，肌肉为结缔组织或脂肪所代替。
在纤维化或严重萎缩的肌肉中，正常肌纤维数目减少。
需要注意的是，如果出现这种情况，首先应除外技术上的因素，如导线断裂、记录针质量出现问题，或针极插入不够深以致停留在皮下脂肪内等等。
3-肌电图知识
7
在肌肉等长收缩至疲劳的研究过程中发现,在一定的范 围内，肌电幅值随着肌肉疲劳程度的加深而增加。
不同持续时间股直肌、股外肌IEMG的增长情8
(2)肌肉工作过程中肌电信号的频谱变化
研究表明,在肌肉工 作过程中，肌电信 号的频率特性可随 着肌肉的机能状态 的改变而发生变化。 反应肌电信号的频 率特性的指标有平 均 功 率 频 率 (MPF)
9
在研究肌肉持续工作至疲劳过程中发现,随着疲劳程度的 加深，肌电信号的频谱左移，即平均功率频率降低。
不同持续时间股直肌、股外肌肌电图MPF的下降情况 10
三、利用肌电图评价肌力
当肌肉以不同的负荷进行收缩时,其肌电信 号的积分值(IEMG)同肌力成正比关系，即 肌肉产生的张力越大IEMG越大。
20
绕螺时的肌电变化
21
22
Noraxon Telemyo 2400T G2 Telemetry EMG System
23
24
25
肌电贡献率 力电比 过零率
26
五、利用肌电图分析肌纤维类型
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（ST%>59）,在各种负荷(30%MVC、 50%MVC 及 79%MVC) 至 疲 劳 的 工 作 中,MPF下降斜率比慢肌纤百分数较低的 受试者(ST<49)要低,当负荷增加时更明 显。
频率范围：0 500 Hz
主要频率范围： 50 – 150 Hz
6
二、利用肌电图研究肌肉疲劳
肌肉疲劳对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。
(1)肌肉工作过程中肌电幅值的变化 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 有积分肌电(EMG)和均方根振幅(RMS)。
在肌肉等长收缩至疲劳的研究过程中发现,在一定的范 围内，肌电幅值随着肌肉疲劳程度的加深而增加。
不同持续时间股直肌、股外肌IEMG的增长情8
(2)肌肉工作过程中肌电信号的频谱变化
研究表明,在肌肉工 作过程中，肌电信 号的频率特性可随 着肌肉的机能状态 的改变而发生变化。 反应肌电信号的频 率特性的指标有平 均 功 率 频 率 (MPF)
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在研究肌肉持续工作至疲劳过程中发现,随着疲劳程度的 加深，肌电信号的频谱左移，即平均功率频率降低。
不同持续时间股直肌、股外肌肌电图MPF的下降情况 10
三、利用肌电图评价肌力
当肌肉以不同的负荷进行收缩时,其肌电信 号的积分值(IEMG)同肌力成正比关系，即 肌肉产生的张力越大IEMG越大。
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绕螺时的肌电变化
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Noraxon Telemyo 2400T G2 Telemetry EMG System
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肌电贡献率 力电比 过零率
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五、利用肌电图分析肌纤维类型
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（ST%>59）,在各种负荷(30%MVC、 50%MVC 及 79%MVC) 至 疲 劳 的 工 作 中,MPF下降斜率比慢肌纤百分数较低的 受试者(ST<49)要低,当负荷增加时更明 显。
频率范围：0 500 Hz
主要频率范围： 50 – 150 Hz
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二、利用肌电图研究肌肉疲劳
肌肉疲劳对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。
(1)肌肉工作过程中肌电幅值的变化 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 有积分肌电(EMG)和均方根振幅(RMS)。
肌电图检测PPT课件
肌电图-EMG
肌电图-EMG
基本方法步骤：needle 针电极插入肌肉 insert 观察插针时电活动 insertional activity 肌肉放松时电活动 activity in relaxed muscle 随意收缩时电活动 activity in contracting muscle 轻收缩 中度用力 重度用力
缩而产生的动作电位
特点：始为正相，宽度小于2ms，幅度 小于100uV，频率1-20Hz.多出现在肌肉 失神经支配时，肌纤维对乙酰胆碱或机 械刺激敏感。在肌肉疾病时也可出现。
异常肌电图
正尖波 positive sharp wave 一个正相电位，宽度大于10ms，幅度大 于100-200uV。 神经损伤初期纤颤电位增多，后期正尖波 增多。
异常肌电图
神经源性异常neuropathy : 静息时为纤颤或正相电位 轻用力时电位长而宽（多相，） 最大用力时，干扰不完全
肌源性异常myopathy ： 静息时少量纤颤 轻用力时，波幅低 最大用力时，过分干扰型
神经电图诊断
神经传导速度测定 运动神经 MCV 感觉神经 SCV 周围神经病变的早期
异常肌电图
束颤电位fasciculation potential
自发的完整的运动单位电位，肌肉处于 受激状态。形态与正常相似为良性束颤， 形态参数异常即为恶性束颤，表示运动单
位兴奋性增高，是下运动神经元损伤受压的重 要特征。
异常肌电图
二、随意收缩时的肌电图 1.运动电位数量减少 受检者配合；前角细胞和轴索功能减退 2.电位波幅改变 普遍减低：周围神经疾病早期、神经再生
肌电图--EMG
基本图形:相、时限、波幅、极性、频率
phase duration
肌电图检查
仪器设备
使用肌电图仪，肌肉的电活动常采用同轴单芯针电 极插人到骨骼肌，经对称分差放大器放大，在显示器 上观察到肌电的图形;并有相应的扬声器、录音、打 印设备;刺激器多采用输出恒压或恒流;机器还具备延 迟线、平均器(均加器)、储存、锁定装置。 近年来，采用了计算机控制，可自动记录和分析肌 电情况，进行平均电压计算与显示、频谱分析、神经 传导速度计算，以及储存、打印，使之更为精确、方 便。
注意事项
4.结合临床检查和肌电图的结果全面分析作出正确 诊断。 5.操作完成后，电流输出回零。避免再次开机电击 患者。 6.检查当日不做物理治疗和其他检查，空腹时不宜 进行。
神经电图检查
神经电图是评定下运动单位神经疾患及神经功能 状态较为可靠的方法，包括神经传导检查和反射检查 。神经传导检查研究感觉神经和运动神经传导的功能 。反射检查研究神经传人传出通道的功能。神经电图 能了解神经功能的正常、异常或缺失，并区分脱髓鞘 性病变与轴索性病变。确定反射弧损害，区分感觉神 经和运动神经的损害及确定损害的节段，包括近心段 和远心段。正中神经模式（图2）
（6）肌肉大力收缩时募集反应；正常为干扰相， 神经源性损害为单纯相，或无反应；肌源性损害为 干扰相，但波幅低平。 神经或肌肉病变时，肌肉松弛可出现自发电位， 常见的有纤颤电位、正峰波、束颤电位等。纤颤电 位，正峰波有诊断意义。 针肌电图对肌肉神经源性损害和肌源性损害检查 常规的小结（表1）。
表1
图7
图8
操作程序
1.方法F波是以超强电量刺激运动神经，在 其支配的远端肌肉上记录到出现M波后潜伏 期较长、变异大的动作电位。刺激电极置于 神经干的近端，刺激强度较运动传导速度再 加大20%一100%。
2.判定标准 F波的潜伏期一般进行20次刺激，以最短潜伏期为 计算标准。 F波传导时间=F波潜伏期(ms)一M波潜伏期(ms)一1 ／2 F波的传导速度=刺激点至C,(上肢)或L1(下肢)棘突 距离(mm) ／F波传导时间(ms)
肌电图检测
运动单位范围平均为5-10mm，其中下 肢肌肉的运动单位所占的区域最大。一 个运动单位支配的肌纤维量，少者如眼 外肌5-10条，多者如腓肠肌近2000条。 另外每一肌肉含运动单位数量不同，大 者达千个。凡精细运动的肌肉其运动单 位小，而较大力量的肌肉运动单位大。
肌电位发生原理
静息电位：正常肌纤维在静止状态下无电活 动，但由于肌细胞内外存在电位差，膜内为 负，膜外为正，该电位差称静息电位，主要 是由于细胞内钾离子外流所致。
混合相：中度用力时，参与收缩的MU数 量和频率增多，有些区域电位密集不能 分出单个电位，有些区域则可。
干扰相：最大用力时，MUP重叠，无法 分出单个电位，正常人为干扰相。
异常肌电图
一. 针插入和肌肉放松时 1. 插入电位延长：当针极插入或移动停止后，
电位并不立即消失称插入电位延长，为肌纤 维兴奋性增高所致。插入电位可有纤颤、正 相电位和正常MUP。常见于神经源性或肌肉 本身病变。
异常分析：观察潜伏期、中枢运动传导 时 间 （ CMCT）、 波 幅 、 波 形 、 刺 激 阈 值等。运动传导通路的病变可影响MEP， 主要表现为潜伏期和CMCT延长；波幅 减低；波形多相和刺激阈值增高。
临床应用
1. MS：确诊者异常率85%，主要为潜 伏期和CMCT延长，MEP可发现亚临床 病变。
2. 波形改变：多相波增多（>20%）提示异 常。
短棘多相电位：时限短（<3ms），波幅
低（<500uv），位相5-10相，见于肌源 性损害或神经再生。
群 多 相 电 位 ： 时 限 > 3 ms， 波 幅 2 0 0 0 -
3000uv，位相<10相，见于前角细胞和陈 旧性神经根损害。
三. 大力收缩时
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通过电极和放大器减少信号干扰
差动（微分）放大 – 减少电磁辐射噪音 – 双电极输入 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 随着电极品质的提高，对皮肤处理、剃除毛发 的要求在下降。
12
差动（微分）放大 Differential Amplification
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EMG 电极的放置 一般在肌腹中间。不要靠近肌腱、不 要在肌肉边缘、要与肌肉平行。
24
过零率Number 过零率Number of Zero Crossings
信号通过零值基线的次数。 在进行FFT运算前曾广泛应用。
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EMG 频谱分析Frequency 频谱分析Frequency Spectrum 快速傅利叶转换Fast Fourier Transform (FFT) 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。
不同持续时间股直肌、股外肌肌电图MPF的下降情况 不同持续时间股直肌、股外肌肌电图MPF的下降情况 MPF
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三、利用肌电图评价肌力
一般情况下，当肌肉以不同的负荷进行收缩时， 一般情况下，当肌肉以不同的负荷进行收缩时，其肌电信 IEMG同肌力成正比关系 即肌肉产生的张力越大IEMG 同肌力成正比关系， IEMG越 号IEMG同肌力成正比关系，即肌肉产生的张力越大IEMG越 大。
10
电信号噪音特征
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。 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 signal 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 Hz
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4
5
Noraxon Telemyo 2400T G2 遥测肌电图仪
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引导肌电信号的电极分类：
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， 针电极，另一类是表面电极 表面电极。 针电极，另一类是表面电极。
2.表面电极 2.表面电极 1.针电极 1.针电极
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轻度用力时用针电极从20 轻度用力时用针电极从20 个不同部位记录到的正常 人肱二头肌的运动单位电 位
14
不同放置部位的EMG结果 不同放置部位的EMG结果
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参考电极的放置（接地）
尽可能远离记录电极 电中性组织 （多骨组织） 良好的电极接触（大尺寸、良好的粘合接触）
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滤波器类型
便件滤波器 – 模拟电路：放大器、电阻、电容 软件滤波器 – 数字滤波器（数学运算）
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滤波器的种类
低通过滤波 Low pass filter (LP)
不同类型的肌纤维在疲劳时的肌电图特征也不 慢肌纤维百分数较高的受试者（ST% 59） 同。慢肌纤维百分数较高的受试者（ST%>59）, 在各种负荷(30%MVC、50%MVC及79%MVC)至疲劳 在各种负荷(30%MVC、50%MVC及79%MVC)至疲劳 的工作中,MPF ,MPF下降斜率比慢肌纤百分数较低的 的工作中,MPF下降斜率比慢肌纤百分数较低的 受试者(ST<49)要低，当负荷增加时更明显。 受试者(ST<49)要低，当负荷增加时更明显。 (ST<49
运动生理学实验理论 肌电的测定与分析
运动生理学教研室 周越 博士 副教授
第一节 肌电图的测试分析原理
第二节 表面肌电图的应用 第三节 肌电图分析软件的使用
2
一、肌电图定义
骨骼肌在兴奋时， 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， 导和扩布而发生电位变化，这种电位变化称为 肌电。 肌电。 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，称为肌电图。 引导、放大并记录所得到的图形，称为肌电图。 肌电图
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 通过电路的改进、过滤窗 口的选择去除
Shift
21
肌电整流类型Rectification 肌电整流类型Rectification
Raw EMG
Full-wave Rectified EMG
Half-wave Rectified EMG
Delete 22
积分Integration 积分Integration
Area Under a Curve
Units = mV - msec
23
EMG 幅度分析
均方根振幅Root Mean Square
RMS =
1 N
EMG (i ) 2 ∑i =1
N
RMS =
1 N
∫
N
i =1
EMG(i ) 2
30
MVC 时的股四头肌积分肌电值= 5.76 mV - msec 50% 亚极量收缩时积分肌电值 = 2.13 mV - msec
比例:
2.13 mV - msec 5.ห้องสมุดไป่ตู้6 mV - msec
=
.37
31
电机械延迟Electromechanical 电机械延迟Electromechanical Delay (EMD)
45
离心(eccentric)收缩时EMG幅度小于向心(concentric)收缩 (Komi, 1973; Komi et al., 1987)
46
在匀速屈肘运动中肌张力与IEMG的关系 在匀速屈肘运动中肌张力与IEMG的关系 IEMG A 的心收缩 B 离心收缩
47
四、利用肌电图分析肌纤维类型
20 Hz
250 Hz
LP
Filter
18
带通滤波 Band pass filter (BP)
20 Hz
250 Hz
Filter
BP
Filter
19
50 Hz
带阻滤波器 Band stop filter (BS) – Example: 50 Hz filter
20 Hz 250 Hz
BS
20
相位移动Phase 相位移动Phase Shift
43
Isometric 与 Isotonic Contractions
44
肌肉力量与肌电的线性关系
柯菲因(Chaffin)等人发现 等人发现 柯菲因 当肌肉用40%MVC以下强 当肌肉用 以下强 度收缩时， 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， 强度时，肌力与肌电也呈 线性关系， 线性关系，但此时的直线 斜率较大。而肌力在40%斜率较大。而肌力在 60%MVC时，肌力与肌电 时 之间的线性关系往往就不 存在了。 存在了。
48
ST运动单位产 生的 EMG信 号幅度低、持 续时间长。 FT运动单位产 生的 EMG信 号幅度高、持 续时间短。
49
50
《体育科学》1990年02期 体育科学》1990年02期
肌纤维组成的无损测定法和仪器 高强;尹吟青;王楠;秦 光侠;马磐 研究的目的是探索一种无损测定男青年股外肌肌纤维 组成的方法及研制肌纤维组成无损测定仪。由43名受 试者取得等长肌力及肌电图等12项指标,用逐步回归的 (FT ) 方法从上述指标中筛选出与股外肌快肌纤维％(FT％) 密切相关的3项指标,从而建立推测肌纤维组成的三元回 3 , 归方程。以该方程为模型,开发了肌纤维组成测定仪。 该仪器所得测试结果与活检结果对比,平均误差为2.84 ％(SD=2.48％),有较高的精确性。本研究可取代活检方 法,用于运动选才。 【作者单位】：北京体育学院;北京体育学院;北京体育 学院;天津大学;天津大学
中位频率（ Median Frequency）是把功率谱曲线 分成功率或面积相同的两部分 的频率
f med
∫
0
S ( f )df =
∞
∫ S ( f )df
f med
26
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
不同程度收缩时骨骼肌肌电 表面电极引导） 图（表面电极引导）
8
二、EMG信号的特征与处理 二、EMG信号的特征与处理
幅度范围： 放大前 0–10 mV (+5 to -5) 有效频率范围： 0 - 500 Hz 主要频率范围： 50 – 150 Hz
9
信号处理的一般概念
采集频率 信噪比（ 信噪比（Signal-to-noise ratio） ） – EMG信号的能量与噪音信号的比例。 信号失真（ 信号失真（Distortion of the signal） ） – EMG signal should be altered as minimally as possible for accurate representation
51
52
《中国运动医学杂志》1990年03期 中国运动医学杂志》1990年03期
37
38
在肌肉等长收缩至疲劳的研究过程中发现， 在肌肉等长收缩至疲劳的研究过程中发现，在一定的范 围内，肌电幅值随着肌肉疲劳程度的加深而增加。 围内，肌电幅值随着肌肉疲劳程度的加深而增加。
不同持续时间股直肌、股外肌IEMG的增长情况 不同持续时间股直肌、股外肌IEMG的增长情况 IEMG
39
(2)肌肉工作过程中肌电信号的频谱变化
42
Lippold (1952), Close (1972) & Bigland-Ritchie (1981)认为IEMG与张力是线性关系。 Zuniga and Simmon (1969) & Vrendenbregt and Rau (1973) 认为IEMG与张力是非线性关系。 IEMG 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) 。
通过电极和放大器减少信号干扰
差动（微分）放大 – 减少电磁辐射噪音 – 双电极输入 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 随着电极品质的提高，对皮肤处理、剃除毛发 的要求在下降。
12
差动（微分）放大 Differential Amplification
13
EMG 电极的放置 一般在肌腹中间。不要靠近肌腱、不 要在肌肉边缘、要与肌肉平行。
24
过零率Number 过零率Number of Zero Crossings
信号通过零值基线的次数。 在进行FFT运算前曾广泛应用。
25
EMG 频谱分析Frequency 频谱分析Frequency Spectrum 快速傅利叶转换Fast Fourier Transform (FFT) 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。
不同持续时间股直肌、股外肌肌电图MPF的下降情况 不同持续时间股直肌、股外肌肌电图MPF的下降情况 MPF
41
三、利用肌电图评价肌力
一般情况下，当肌肉以不同的负荷进行收缩时， 一般情况下，当肌肉以不同的负荷进行收缩时，其肌电信 IEMG同肌力成正比关系 即肌肉产生的张力越大IEMG 同肌力成正比关系， IEMG越 号IEMG同肌力成正比关系，即肌肉产生的张力越大IEMG越 大。
10
电信号噪音特征
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。 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 signal 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 Hz
3
4
5
Noraxon Telemyo 2400T G2 遥测肌电图仪
6
引导肌电信号的电极分类：
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， 针电极，另一类是表面电极 表面电极。 针电极，另一类是表面电极。
2.表面电极 2.表面电极 1.针电极 1.针电极
7
轻度用力时用针电极从20 轻度用力时用针电极从20 个不同部位记录到的正常 人肱二头肌的运动单位电 位
14
不同放置部位的EMG结果 不同放置部位的EMG结果
15
参考电极的放置（接地）
尽可能远离记录电极 电中性组织 （多骨组织） 良好的电极接触（大尺寸、良好的粘合接触）
16
滤波器类型
便件滤波器 – 模拟电路：放大器、电阻、电容 软件滤波器 – 数字滤波器（数学运算）
17
滤波器的种类
低通过滤波 Low pass filter (LP)
不同类型的肌纤维在疲劳时的肌电图特征也不 慢肌纤维百分数较高的受试者（ST% 59） 同。慢肌纤维百分数较高的受试者（ST%>59）, 在各种负荷(30%MVC、50%MVC及79%MVC)至疲劳 在各种负荷(30%MVC、50%MVC及79%MVC)至疲劳 的工作中,MPF ,MPF下降斜率比慢肌纤百分数较低的 的工作中,MPF下降斜率比慢肌纤百分数较低的 受试者(ST<49)要低，当负荷增加时更明显。 受试者(ST<49)要低，当负荷增加时更明显。 (ST<49
运动生理学实验理论 肌电的测定与分析
运动生理学教研室 周越 博士 副教授
第一节 肌电图的测试分析原理
第二节 表面肌电图的应用 第三节 肌电图分析软件的使用
2
一、肌电图定义
骨骼肌在兴奋时， 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， 导和扩布而发生电位变化，这种电位变化称为 肌电。 肌电。 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，称为肌电图。 引导、放大并记录所得到的图形，称为肌电图。 肌电图
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 通过电路的改进、过滤窗 口的选择去除
Shift
21
肌电整流类型Rectification 肌电整流类型Rectification
Raw EMG
Full-wave Rectified EMG
Half-wave Rectified EMG
Delete 22
积分Integration 积分Integration
Area Under a Curve
Units = mV - msec
23
EMG 幅度分析
均方根振幅Root Mean Square
RMS =
1 N
EMG (i ) 2 ∑i =1
N
RMS =
1 N
∫
N
i =1
EMG(i ) 2
30
MVC 时的股四头肌积分肌电值= 5.76 mV - msec 50% 亚极量收缩时积分肌电值 = 2.13 mV - msec
比例:
2.13 mV - msec 5.ห้องสมุดไป่ตู้6 mV - msec
=
.37
31
电机械延迟Electromechanical 电机械延迟Electromechanical Delay (EMD)
45
离心(eccentric)收缩时EMG幅度小于向心(concentric)收缩 (Komi, 1973; Komi et al., 1987)
46
在匀速屈肘运动中肌张力与IEMG的关系 在匀速屈肘运动中肌张力与IEMG的关系 IEMG A 的心收缩 B 离心收缩
47
四、利用肌电图分析肌纤维类型
20 Hz
250 Hz
LP
Filter
18
带通滤波 Band pass filter (BP)
20 Hz
250 Hz
Filter
BP
Filter
19
50 Hz
带阻滤波器 Band stop filter (BS) – Example: 50 Hz filter
20 Hz 250 Hz
BS
20
相位移动Phase 相位移动Phase Shift
43
Isometric 与 Isotonic Contractions
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肌肉力量与肌电的线性关系
柯菲因(Chaffin)等人发现 等人发现 柯菲因 当肌肉用40%MVC以下强 当肌肉用 以下强 度收缩时， 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， 强度时，肌力与肌电也呈 线性关系， 线性关系，但此时的直线 斜率较大。而肌力在40%斜率较大。而肌力在 60%MVC时，肌力与肌电 时 之间的线性关系往往就不 存在了。 存在了。
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ST运动单位产 生的 EMG信 号幅度低、持 续时间长。 FT运动单位产 生的 EMG信 号幅度高、持 续时间短。
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《体育科学》1990年02期 体育科学》1990年02期
肌纤维组成的无损测定法和仪器 高强;尹吟青;王楠;秦 光侠;马磐 研究的目的是探索一种无损测定男青年股外肌肌纤维 组成的方法及研制肌纤维组成无损测定仪。由43名受 试者取得等长肌力及肌电图等12项指标,用逐步回归的 (FT ) 方法从上述指标中筛选出与股外肌快肌纤维％(FT％) 密切相关的3项指标,从而建立推测肌纤维组成的三元回 3 , 归方程。以该方程为模型,开发了肌纤维组成测定仪。 该仪器所得测试结果与活检结果对比,平均误差为2.84 ％(SD=2.48％),有较高的精确性。本研究可取代活检方 法,用于运动选才。 【作者单位】：北京体育学院;北京体育学院;北京体育 学院;天津大学;天津大学
中位频率（ Median Frequency）是把功率谱曲线 分成功率或面积相同的两部分 的频率
f med
∫
0
S ( f )df =
∞
∫ S ( f )df
f med
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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
不同程度收缩时骨骼肌肌电 表面电极引导） 图（表面电极引导）
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二、EMG信号的特征与处理 二、EMG信号的特征与处理
幅度范围： 放大前 0–10 mV (+5 to -5) 有效频率范围： 0 - 500 Hz 主要频率范围： 50 – 150 Hz
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信号处理的一般概念
采集频率 信噪比（ 信噪比（Signal-to-noise ratio） ） – EMG信号的能量与噪音信号的比例。 信号失真（ 信号失真（Distortion of the signal） ） – EMG signal should be altered as minimally as possible for accurate representation
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《中国运动医学杂志》1990年03期 中国运动医学杂志》1990年03期
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在肌肉等长收缩至疲劳的研究过程中发现， 在肌肉等长收缩至疲劳的研究过程中发现，在一定的范 围内，肌电幅值随着肌肉疲劳程度的加深而增加。 围内，肌电幅值随着肌肉疲劳程度的加深而增加。
不同持续时间股直肌、股外肌IEMG的增长情况 不同持续时间股直肌、股外肌IEMG的增长情况 IEMG
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(2)肌肉工作过程中肌电信号的频谱变化
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Lippold (1952), Close (1972) & Bigland-Ritchie (1981)认为IEMG与张力是线性关系。 Zuniga and Simmon (1969) & Vrendenbregt and Rau (1973) 认为IEMG与张力是非线性关系。 IEMG 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) 。