第十六章 表面肌电图

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1、第十六章表面肌电图康复医学实践常常要求评定特定目的行为或治疗方法中的肌肉功能，而这种日趋增高的要求并非仅仅是以往单一运动单位电位的检查，取而代之、并更为关注的是观察肌肉反应的模式、肌肉活动开始和停止情况、与治疗效果相关的肌肉反应水平、肌肉收缩形式及肌肉活动的姿势等。这些对肌肉活动客观评定的需求极大地促进了表面肌电图在康复医学领域的应用。例如，应用表面肌电图可以评定运动疗法促进或抑制特定肌肉活动的能力，以此判定治疗目的是否实现。因此，表面肌电图在康复医学实践中的应用具有极广泛的前景。第一节概述表面肌电图（SurfaceEMG，sEMG），也称动态肌电图（DynamicEMG），或运动

2、肌电图（KinesiologicEMG）。表面肌电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是有很大区别的。相对于针电极肌电图而言，其拣拾电极为表面电极。它将电极置于皮肤表面，其使用方便，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，它提供了一安全、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

3、。一、sEMG的发展简史有关肌电信号的历史可追溯到17世纪。在17世纪中叶，FrancescoRedi发现电鳍刺鱼的能量来源于一十分特殊的肌肉。此后人们不断发现肌肉收缩与电活动之间的关系。1849年，DuBoisReymond首次发现了人类肌肉自主收缩时的电活动。20世纪20年代，Gasser和Newcomer用一新发现的阴极射线示波管显示了来自于肌肉活动的电信号，并由此于1944年荣获诺贝尔奖。20世纪30~50年代，伴随着sEMG仪不断地改进，研究者们开始更广泛地应用此项技术进行正常和异常肌肉功能的研究。其中，最主要的改进是差分放大器的应用。在sEMG研究早期，由于所用的放大器

4、十分容易被记录环境中的其他电磁波所“污染”，因此，sEMG的记录通常需要在可消除记录环境中电磁噪声的铜网屏蔽房间内进行。1950年代，生物医学工程家们发明了差分放大器，sEMG的工作环境不再需要铜网屏蔽，sEMG工作也从研究的范畴扩展到了临床，临床sEMG实践也开始繁荣。20世纪60年代，由肌电图为基础的生物反馈技术的诞生，使得sEMG技术渗透到了治疗领域。1969年，ElmerGreen首次应用sEMG生物反馈技术进行放松训练，并应用于心理治疗。逐渐地，sEMG更为广泛地应用于康复医学临床诊断和治疗，如物理治疗、脊柱手法治疗等的疗效评定，并还应用于神经学和泌尿学等学科。近年来，s

5、EMG技术的应用途径更为广泛（如作为神经肌肉疾患的再训练、偏瘫患者功能康复的辅助手段等），研究也更为深入，并获得了越来越多康复医师的青睐。二、sEMG的解剖、生理基础（一）肌肉的显微结构直径为100um的骨骼肌节段可由多个20um的肌纤维组织构成。肌纤维的显微结构则是由1um的肌原纤维组成。肌原纤维是肌纤维中惟一的收缩成份。其由肌小节组成，肌小节可认为是一收缩单位，是2条Z线之间的肌原纤维部分。肌小节可分为肌球蛋白和肌动蛋白。（二）肌电位的形成过程运动神经未兴奋时，肌纤维处于静息状态，此时肌纤维内外的离子趋于平衡状态，无电位产生。当运动神经将兴奋传递到运动终板时，这种兴奋的冲动便使

6、肌膜对离子的通透性增加，膜外的离子先受到激发，迅速转入膜内，膜内离子剧增而引起放电，产生动作电位。但在膜外离子大量转入膜内的同时，膜内原来的离子也转到膜外，以使膜内外离子达到新的平衡，这一过程形成一个单相的肌电位。但一般情况，过程还要继续下去，膜内外离子的交换还在进行，膜外的离子又摄入膜内，膜内的离子又转到膜外，重新回到原来静息时的平衡状态，如此产生一个双相肌电位。因此，肌肉的动作电位是在运动神经末梢传递到达突触产生终板电位，引起肌纤维膜去极化、电位扩散及一系列的生物物理和化学变化过程而形成的。简而言之，当神经冲动使肌浆中Ca++浓度升高时，肌蛋白发生一系列变化，使细胞丝向暗带中央

7、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，肌肉收缩的完成。在肌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。（三）运动单位和神经肌肉的连接肌纤维的功能单位称为运动单位，具体由一个运动神经元发出的终未支以及不同数量、具有相似生化和生理特性的肌纤维、运动终板等组成。运动单位为肌肉活动的最小单位，实际见到的肌肉收缩，是多个运动单位共同参加活动的结果。神经纤维末梢与肌细胞之间的联系处，称神经肌肉接头。由神经轴突末梢(突触前膜)，运动终板(肌纤