表面肌电图在康复治疗的应用
表面肌电图在脑卒中上肢康复中的应用
表面肌电图在脑卒中上肢康复中的应用
曹智红;高登山;李水琴
【期刊名称】《临床医学进展》
【年(卷),期】2024(14)2
【摘要】在当前全球脑卒中发病率持续上升的背景下,如何有效地提高脑卒中患者的生活质量和康复效果成为了一个重要的研究课题。
脑卒中后可出现一系列的功能障碍,上肢功能障碍是脑卒中的常见并发症之一。
表面肌电图(sEMG)主要采取在皮肤表面放置电极记录肌肉活动时产生电信号的方法,可无创、实时、客观地记录神经肌肉的活动状态,虽然目前常用的量表评估有着简便易行的优点,但也存在较大的主观意识,因此表面肌电图对脑卒中后上肢功能康复疗效的评估具有积极意义,在临床上具有广阔的应用前景。
本文以表面肌电图为研究对象,主要从常用指标、临床意义以及在脑卒中上肢功能康复的应用与挑战展开论述,为后续的临床研究提供指导。
【总页数】6页(P2982-2987)
【作者】曹智红;高登山;李水琴
【作者单位】西安医学院第一附属医院康复医学科西安
【正文语种】中文
【中图分类】R74
【相关文献】
1.经络刮疗结合康复训练对脑卒中偏瘫患者痉挛上肢表面肌电图及动力学的影响
2.本体感觉神经肌肉促进技术联合康复训练对脑卒中后上肢痉挛患者表面肌电图的影响
3.上肢康复机器人训练联合肌内效贴对脑卒中偏瘫患者上肢运动功能和表面肌电图的影响
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表面肌电在膝关节运动创伤康复中的应用
中国康复医学杂志，２００８年，第２３卷，第１期ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＲｅｈａｂｉｌｉｔａｔｉｏｎＭｅｄｉｃｉｎｅ，Ｊａｎ．２００８，Ｖｏｌ．２３，Ｎｏ．１・综述・表面肌电在膝关节运动创伤康复中的应用郑荣强１王予彬２王惠芳２表面肌电（ｓｕｒｆａｃｅｅｌｅｃｔｒｏｍｙｏｇｒａｐｈｙ，ｓＥＭＧ）是一种安全、易掌握、非侵入性记录肌电的量化方法。
它不需要穿透皮肤记录单个运动单位的活动来获得有意义的相关肌肉的信息。
ｓＥＭＧ信号检测相对于针电极肌电信号更易为患者所接受，在控制良好的条件下，ｓＥＭＧ信号活动的变化在很大程度上能够定量反映肌肉活动的局部疲劳程度、肌力水平、肌肉激活模式、运动单位兴奋传导速度、多肌群协调性等肌肉活动的变化规律［１］，因而对于康复医学临床和基础研究等具有重要的学术价值和应用意义。
膝关节创伤后因关节疼痛、功能障碍易导致肌肉萎缩、肌力下降，同时肌肉力量的下降和协调性的变化也是膝关节损伤的原因。
等速肌力测试只能提供大腿前后肌群的力矩和做功情况，而ｓＥＭＧ可反映每块肌肉的募集情况。
肌力和肌肉的协调性是膝关节的主要动力性稳定因素，应用ｓＥＭＧ可以提供各肌肉协调性和肌力水平的变化，为膝关节创伤后康复提供重要依据。
１ｓＥＭＧ信号的量化和分析１．１ｓＥＭＧ信号的量化ｓＥＭＧ信号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，主要是浅层肌肉和神经干电活动的综合效应，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。
ｓＥＭＧ信号与肌肉的纤维组成、解剖结构、肌肉不同机能状态和活动状态下参加活动的运动单位数量、不同运动单位的放电频率、运动单位活动的同步化程度及运动单位募集模式相关联［２］。
实验表明，ｓＥＭＧ信号是一种非常微弱的信号，其幅值在１００—５０００μＶ，其峰值一般在０—６ｍＶ，均方根值在０—１．５ｍＶ。
一般有用的信号频率成分位于０—５００Ｈｚ范围内，其中主要能量集中在５０—１５０Ｈｚ范围内。
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。
表面肌电图在儿童神经康复医学中的应用现状
［ 要 ］ 本 文 主 要综 述表 面肌 电 图 （Ｅ 摘 ｓ ＭＧ） 概 述 、 用 分 析 方 法 以 及 在 儿 童神 经 康 复 评 价 和 治 疗 中 的应 用 现 状 。 的 常
［ 键 词 ］表 面肌 电 图 （ＥＭＧ） 脑 瘫 ； 述 关 ｓ ； 综
刺 入 皮 肤 就 可 获 得 肌 肉 活 动 的信 息 ， 时 具 有 检 查 时 无 疼 痛 、 同 无 刺 激 、 副作 用 等 特 点 ， 较 容 易 操 作 和 被 检 测 者 接 受 。 针 无 比
电 极 肌 电 图 将 电 极 插 入 肌 肉 内 ， 很 好 地 研 究 深 层 肌 肉 的 运 动 可
的 肌 肉功 能 评 价 以及 体 育 科 学 中 的 疲 劳 判 定 、 动 技 术 合 理 性 运 分析 、 肌纤 维类 型和 无 氧 闽值 的 损 伤性 预测 等领 域 。
１ ｓ ＭＧ概 述 Ｅ
学和神 经生 理学 活动 ， 其 所 能测试 的范 围远 比 ｓ 但 ＥＭＧ 小 得 多 。重 复 检 查 时 针 电极 在 重 复 插 入 肌 肉组 织 过 程 中很 难 保 持
・
１ｌ ４４ ・
中国康复理论 与实践 ２ １ Ｏ ０年 Ｉ ２月第 １ ６卷第 １ ２期 ＣｈｎＪＲｅ ａｉＴｈｏｙＰ ａｔ ｅ．ｇ ｌ ，Ｖｏ．１ ，Ｎｏ ２ ｉ ｈ ｂｌ ｅｒ ｒｃ，Ｄ ｃ ＯＯ １ ６ ．１
・
综述 ・
表 面 肌 电 图 在 儿 童 神 经 康 复 医 学 中 的 应 用 现 状
生 物 电 信号 和各 科ｔ 噪声 信 号组 成 ， 中噪 声 信 号 主 要 来 自检 测 其
仪 器 、 境 电 磁 干 扰 、 面 运 动 干 扰 以及 信 号 的不 稳 定 性 ， 扰 环 界 干
肌电图检测及临床应用
02
神经肌肉疾病诊断：通过肌电图检测，判断神经肌肉疾病的类型和程度
03
应用范围：适用于各种神经肌肉疾病，如肌无力、肌萎缩、肌炎等
04
诊断方法：通过肌电图检测，结合临床症状和病史，进行综评估目的：了解 肌肉功能、神经 传导速度、肌肉
力量等
02
评估方法：通过 肌电图检测，分 析肌肉活动情况
肌电图检测及临床应 用
演讲人
01 肌电图检测原理 02 肌电图检测临床应用 03 肌电图检测注意事项
04 肌电图检测发展趋势
目录
1 肌电图检测原理
肌电图检测方法
检测原理：通过检测肌肉的电活动，了解肌肉的 功能和病变情况
检测方法：使用肌电图仪，将电极放置在肌肉表 面，记录肌肉的电活动
检测步骤：准备肌电图仪、电极、导线等设备， 清洁皮肤，放置电极，记录电活动，分析结果
谢谢
4
应用范围：适用 于各种肌肉功能 障碍的康复治疗 效果评估，如运 动损伤、神经损 伤等
3
肌电图检测注意 事项
检测前准备
01 保持皮肤清洁，避免使用化妆品和护肤品 02 穿着宽松舒适的衣物，便于检测 03 避免在检测前24小时内进行剧烈运动 04 保持情绪稳定，避免紧张和焦虑
检测过程中注意事项
01
保持皮肤清洁， 避免感染
03
保持电极位置准 确，避免误差
02
保持肌肉放松， 避免肌肉紧张
04
保持检测环境安 静，避免干扰
检测后处理
检测结果分析： 根据检测结果， 判断肌肉功能 状态
01
患者指导：根 据检测结果， 指导患者进行 康复训练
03
02
报告撰写：根 据检测结果， 撰写详细的报 告
表面肌电图在脑性瘫痪康复中的应用
痉挛 型双瘫脑瘫患儿 ６ ０ 例 分为治疗组（ ｎ ＝ ３ Ｏ ） 与
对照组（ ｎ ＝ ３ Ｏ １ 。对 照组采用常规综合康复 ，治疗组于康复前进行 ｓ Ｅ ＭＧ检查 ，在 ｓ Ｅ ＭＧ结果指导下制定康复方案。康复前 后进行粗 大运动功能测试量表（ ＧＭＦ Ｍ） 检测 。结果 两组患儿康 复治疗前 后 Ｇ ＭＦ Ｍ量 表Ａ、Ｂ、Ｃ区评分均无显著性差异 （ 尸 ＞ ０ ． ０ ５ ） ，Ｄ、Ｅ区 评分及 总分有显 著改善 ＜ ０ ． ０ ０ １ ｏ治疗后 治疗组 与对照组 Ａ、Ｂ、Ｃ区无显 著性差异 （ 尸 ＞ ０ ． ０ ５ ） ，Ｄ、Ｅ区及 总分有非 常显著性差异
ｓ ｔ ａ ｔ ｉ ｓ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ｄ ｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｃ ｅ ｉ ｎ ｄ ｉ ｍｅ ｎ ｓ ｉ ｏ ｎ Ａ， Ｂ ， ａ ｎ ｄ Ｃ ｂ ｅ ｔ ｗｅ ｅ ｎ ２ ｇ ｒ ｏ ｕ ｐ ｓ （ Ｐ ＞ ０ ． ｏ ５ ） ， ｂ ｕ ｔ ｗ ａ ｓ ｉ ｎ ｈｅ ｔ ｔ ｏ ｔ ａ ｌ ｓ ｃ ｏ ｒ ｅ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｄ ｉ ｍｅ ｎ ｓ ｉ ｏ ｎ Ｄ ａ ｎ ｄ Ｅ（ Ｐ ＜ Ｏ ． ０ １ ） ａ ｆ －
ＤＯＩ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ６ — ９ ７ ７ １ ． ２ ０ １ ３ ． ０ ３ ． ０ １ ５
肌电图的原理及应用
肌电图的原理及应用1. 什么是肌电图肌电图（Electromyogram，简称EMG）是记录肌肉电活动的一种检查方法。
它通过采集肌肉收缩产生的电信号，并将其转化成可视化的波形。
肌电图可以帮助医生判断肌肉功能异常以及相关的神经疾病。
2. 肌电图的原理肌电图的原理基于肌肉收缩时产生的电生理活动。
肌肉收缩时，肌纤维中的神经冲动会引发肌纤维的膜电位变化，即产生肌电信号。
这些肌电信号通过电极采集并放大，最后转换成肌电图。
2.1 肌电信号的采集肌电信号的采集需要使用肌电电极，通常分为表面电极和插入电极两种。
表面电极通过贴在皮肤上收集肌电信号，适用于浅表肌肉的检测；插入电极则需要插入到肌肉组织内部，适用于深层肌肉的检测。
2.2 肌电信号的放大采集到的肌电信号通常非常微弱，需要经过放大才能被准确地记录和分析。
放大器可以将微弱的电信号放大成适合于测量和分析的幅度。
2.3 肌电信号的转换放大后的肌电信号通过模数转换器（A/D转换器）转换成数字信号，并以数字形式存储在计算机或数据记录仪中。
这样，肌电图就可以通过软件进行进一步的处理和分析。
3. 肌电图的应用肌电图在医学和生理学研究中有着广泛的应用。
下面列举了几个常见的应用领域：3.1 临床医学肌电图在临床医学中用于评估肌肉功能和神经疾病的诊断。
例如，对于患有肌无力、多发性硬化症和帕金森病等疾病的患者，肌电图可以帮助医生判断病情和疾病的进展。
3.2 运动科学肌电图被广泛应用于运动科学领域。
通过对运动过程中肌肉活动的监测和分析，可以了解肌肉的疲劳程度、运动姿势的正确性以及改进运动技术的方法。
3.3 生物反馈治疗肌电图还可以应用于生物反馈治疗。
生物反馈治疗通过监测和反馈肌肉活动，帮助患者学会控制肌肉的紧张程度和放松技巧。
这种治疗方法常用于减缓焦虑、缓解头痛和治疗运动障碍等领域。
3.4 运动康复肌电图在运动康复中也扮演着重要的角色。
通过监测受伤运动员康复过程中的肌肉活动情况，可以评估康复进展并设计个体化的康复方案。
表面肌电图在肌肉功能评估中的应用
表面肌电图在肌肉功能评估中的应用摘要：研究在肌肉功能评估中应用表面肌电图的应用效果。
采用表面肌电图仪，用积分肌电和平均功率评率、中位频率等对神经肌肉所致的肢体功能障碍进行肌张力、肌力、肌肉疲劳度进行评估，表面肌电图在肌肉功能康复评估中的价值。
初步研究结果表明表面肌电图不但可评估治疗前患者受损神经肌肉功能和健侧的差异，还可评估治疗前后患侧肌肉功能恢复的情况，可根据恢复情况调整治疗方案，是一种客观评价治疗方法的有效手段。
关键词：表面肌电图；肌肉；功能；评估肌电图（EMG）是用肌电仪记录肌肉生物电图形，在评价机体系统活动方面起着重要的作用，可用专用的肌电图仪进行测量。
优点是定位性好、干扰小、易识别，但是此检查多采用针电极插入肌肉检测肌电信号，是一种有创检测方法，在临床受到一定的应用限制[1]。
表面肌电图（sEMG）是从肌肉表面经电极引导记录下来的神经肌肉系统活动的生物电信号，无论是在肌肉的功能状态还是活动状态中均存在不同程度的关联性，可在某种程度上反映神经肌肉活动。
肌肉运动产生电位差，差分放大器检测该信号经放大记录得到的图形再转化为数字信号，经通讯系统传给微机，微机软件进行数据处理从而完成测试评估等临床诊断工作[2]。
sEMG是一种无创、简单、易被患者接受的肌电活动，可反映运动肌肉生化、生理等方面的改变，可在静止状态及运动中测定肌肉活动，是一种很好的生物反馈治疗技术，对运动功能有诊断意义。
近年来，在我国sEMG已经从运动医学扩展到康复医学，特别是在神经肌肉病损功能的康复评估中，已开始发挥作用。
本康复科自引进表面肌电图仪已经有近百例神经肌肉受损患者进行检测和评估，现将积累的经验在此总结，旨为临床提供一定的参考价值。
1.表面肌电图常用指标分析表面肌电图在评估神经肌肉功能受损常用的指标有平均功率频率、肌电积分以及中位频率。
中位频率和平均功率频率是判断肌肉活动疲劳度的常用指标；肌电积分是评估肌肉在单位时间内的收缩性。
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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。