肌电控制原理及应用简析

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1、肌电控制肌电控制1.1.肌电与肌电图肌电与肌电图肌电--骨骼肌兴奋时，由于肌纤维动作电位的产生、传导和扩布，而发生电位变化称为肌电。肌电图--用适当的方法将骨骼肌兴奋时发生的电位变化引导、记录所得到的图形，称为肌电图(electromyogram,EMG)。1.11.1骨骼肌的静息电位与动作电位骨骼肌的静息电位与动作电位1.1.11.1.1静息电位静息电位正常骨骼肌纤维在静息状态下肌纤维膜内外正常骨骼肌纤维在静息状态下肌纤维膜内外存在电位差，膜内为负，膜外为正，这一电位差存在电位差，膜内为负，膜外为正，这一电

2、位差称为静息电位。称为静息电位。猫的骨骼肌肌纤维的静息电位为猫的骨骼肌肌纤维的静息电位为-79.5-79.5毫伏；毫伏；鼠的骨骼肌肌纤维的静息电位为鼠的骨骼肌肌纤维的静息电位为-99.8-99.8毫伏；毫伏；豚鼠的骨骼肌肌纤维为豚鼠的骨骼肌肌纤维为-85.5毫伏；毫伏；小白鼠的骨骼肌肌纤维为小白鼠的骨骼肌肌纤维为-61.0-61.0～～-88.9-88.9毫伏；毫伏；人类骨骼肌肌纤维为人类骨骼肌肌纤维为-65-65～～-87.4-87.4毫伏。毫伏。1.1.2动作电位　　肌纤维兴奋时，产生的可传导的电位变化称

3、为动作电位。动作电位的幅度为100～120毫伏,持续时间为2～4毫秒。　　细胞内记录的动作电位为单相负波，波幅为100-120mv持续时间较长；细胞外记录的动作电位为双相波，波幅为1.8mv，明显低于细胞内记录。1.2正常的肌电活动正常的肌电活动1.2.1电静息正常骨骼肌完全放松时没有电活动，所描记出的肌电图表现为一条直线，称为电静息。1.2.2插入电位（插入电活动）　　插入电位--当插入电极或移动已插入肌肉的电极时，可出现一些持续时间很短、波幅很低的电位变化。这种电位变化称为插入电位或插入电活动。插入电位的

4、时限为1-3ms，波幅为100μv。插入电活动的持续时间较短，平均持续时间为300ms。当电极停止移动后插入电位即消失。1.2.3终板电位在终板区进行肌电记录，肌肉不受到刺激也可出现自发电活动。这些电活动以终板噪声和终板电位的形式出现。终板噪声的特点是基线不稳定。出现终板噪声时，如果轻轻移动电极常可出现单个的终板电位。终板电位呈单相或双相。终板噪声就是来源于远距离的终板电位。1.2.4运动单位电位　　运动单位电位的波形根据运动单位电位离开基线的次数可将其分为单相、双相、三相及多相波。正常肌电图的三相波占80%

5、，单相波占15%，多相波占5%。2.肌电的引导　　引导肌电的电极可分为两大类，一类是针电极，另一类是表面电极。　　由于记录肌电的目的不同，针电极又分为许多种，即同心针电极、双心针电极、单针电极、多道针电极。针电极的优点是：①可引导运动单位甚至单个肌纤维的电位变化；②能研究肌肉内深部某一束肌纤维的功能。　　不足是：①所测试的区域小，不能反应整块肌肉的机能状态；②会造成一定程度的损伤，并会产生疼痛；③不适合测量运动时的肌电变化。表面电极　　一般的表面电极是由两片Ag-AgCL金属片组成的。测试时一般将电极置于肌腹

6、处或肌肉运动点处,。将电极沿肌纤维的走行方向平行放置，两电极间隔2-3厘米，进行双极引导。表面电极的优点是：①方便易行，不会造成损伤，容易被受试者接受；②用表面电极所测到的肌电变化可反应整块肌肉的机能状态；③适用于测量运动时的肌电变化。因此用表面电极来测量肌电的方法被广泛应用于体育科学研究中。不足是：①引导出的肌电是许多运动单位电位的综合电位，波形复杂，不便分析；②不能较细致地反映肌肉内部某部位或某一运动单位的肌电变化情况；③由于皮肤的电阻较大，用表面电极所记录到的肌电会有所减弱。3333肌电的处理与分析（生

7、物电的处理与分析）生物电主要是指肌电、心电和脑电等生物电信号。另外压力、力量、关节角度变化等指标可通过传感器转变为电信号，然后应用计算机进行测试分析。各种生物电之间的主要差别是频率、幅度和波形。如果能控制数据采样的频率，可实现多种生物电信号共用一个模数转换通道，再通过不同的数据处理与分析模块的组合，就能实现应用计算机对生物电信号进行测试分析。分析不同的生物电信号及相关信号（如压力、肌力、关节角度等）。初级信号的名称幅度范围频率范围心电(ECG)0.01-5mV0.05-100Hz生脑电(EEG)2-200μV

8、0.1-100Hz物肌电(EMG)0.1-5mVDC-10kHz医眼震电(ENC)0.05-3.5mVDC-50Hz学视网膜电ERG)0.001-1mV0.1-200Hz信胃电EGG)0.01-1mVDC-1Hz皮肤电反射(GSR)0.01-3mV0.01-1Hz号心音(PCG)0.005-2kHz的脉搏波0.1-60Hz特心冲击图(BCG)0-7mVDC_40Hz征心阻抗15-500ΩDC-60H