表面肌电（sEMG）诊断技术临床应用|迈尔诺官网-专注生物信号采集

表面肌电（sEMG）诊断技术临床应用

简介

随着康复医学的不断发展，除了对患者进行的治疗和培训更注重时机和规范化之外，康复治疗师、康复医生团队也在不断成长。以往康复领域对运动训练或运动分析方面的问题并不重视，但随着学科要求越来越高，需要对患者在康复过程中肌肉的恢复情况进行预判和监测，表面肌电图的引入就很好的实现了这一要求。

表面肌电图（Surface electromyography，sEMG）是目前唯一能够让康复医生在动态情况下研究患者肌肉功能实际情况的手段，它与针极肌电（Needle electromyography，NEMG）所适用领域不同。针肌电主要用于疾病诊断，而表面肌电主要监测和评估肌肉的局部功能。

什么是表面肌电？

表面肌电（surface electromyography, sEMG）信号是神经肌肉系统在进行随意性和非随意性活动时的生物电变化经表面电极引导、放大、显示和记录所获得的一维电压时间序列信号,其振幅约为0—5000μV,频率为30—350Hz,信号形态具有较强的随机性和不稳定性。

表面肌电如何产生？

sEMG信号源于大脑运动皮层控制之下的脊髓α运动神经元的生物电活动，形成于众多外周运动单位电位在时间和空间上的总和，信号的振幅和频率特征变化取决于不同肌肉活动水平和功能状态下的运动单位活动同步化、肌纤维募集，以及和肌纤维兴奋传导速度下降等生理性因素以及探测电极位置、信号串线(cross talk)、皮肤温度、肌肉长度，以及肌肉收缩方式等测量性因素的共同作用。

表面肌电有什么用？
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和中枢控制特征的变化规律，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。

常见指标
均方根值(root mean square, RMS)、积分肌电值(integrated electromyography，IEMG)或平均肌电值(averaged electromyography, AEMG)：
反映局部肌肉运动单位动员或者募集程度

中位频率(media frequency, MF)或者平均功率频率(mean power frequency, MPF)：
反映局部肌肉疲劳程度

RMS/force、IEMG/force 或者 AEMG/force 比值：
反映神经肌肉工作效率程度

MF/force 或者 MPF/force 比值：
反映局部肌肌纤维百分构成

幅频联合分析（JASA）：
反映肌肉疲劳的真实情况，并且有效的辨别因肌力或疲劳状态发生改变而肌电信号产生变化的现象

小波分析：
时域分析和频域分析结合起来的分析方法，其时域和频域分析窗口可根据肌电信号的实际情况发生改变，为信号的实时处理提供了一条可靠的途径

表面肌电在临床的应用

慢性非特异性腰痛
慢性非特异性腰痛致病因较多，病理机制复杂，但大部分与维持脊柱稳定的腰部肌肉，尤其是多裂肌萎缩和收缩能力下降有着互为因果的关系。目前，sEMG 在此领域的应用研究主要涉及 CNLBP 患者的腰部肌肉功能和康复疗效评价。

研究发现，若以能够精确控制腰部肌肉活动范围且进行等惯性力运动的动态运动负荷试验进行研究，则发现 CNLBP 患者与正常人之间在 sEMG 信号的频率、复杂度和有序性等多种线性和非线性特征指标上存在明显差异，由此决定的有效诊断率高达 80%。

椎旁肌病理改变与脊柱侧凸
目前主要认为椎旁肌病理改变和脊柱侧凸，尤其是特发性脊柱侧凸发病等是由于椎旁肌本体感觉神经支配缺陷，并且引起肌肉发育不良、肌纤维类型构成和功能不对称造成的。

sEMG 因其具有良好的探测局部性，以及对局部肌肉运动单位活动的功能水平和状态相对较高的敏感性而成为该领域研究主要工具。

孕妇早产的评估和筛查
目前表面肌电图可以直接反映真性分娩前的子宫肌层细胞的电兴奋和耦合过程，不同的子宫肌电参数能够反映孕期内不同时段的子宫肌层的电活动的性质，区分早产收缩和生理收缩，其对分娩及早产判断的准确率高于当前的其他手段，且具备无创、实时监测等优点。通过表面肌电信号的分析进行预判，评估孕妇是否会发生7天内的早产。而且筛查率很高，国外报道可达96%。

脑卒中患者神经肌肉功能及其康复
脑卒中后会引起一系列运动功能障碍，长期以来一直使用的肌力分级评价、肌肉力量检测和肌肉痉挛度检测等方法，由于检测效度的主观性、检测结果难以精确定量，以及检测仪器昂贵等而普遍受到置疑和限制。

而 sEMG 信号分析因其能够在一定的程度上反映运动单位募集和同步化等中枢控制因素以及肌肉兴奋传导速度等外周因素的共同作用。

帕金森病诊治
帕金森病是一种常见于中老年人的中枢神经系统变性疾病,以震颤、肌僵直和运动减少为主要临床表现,主要病理改变为黑质—纹状体多巴胺神经元进行性变性和死亡,同时伴有嗜酸性的路易小体出现,纹状体多巴胺含量减少,引起大脑运动控制功能紊乱。研究结果表明,发生在大脑基底神经结的病理改变能够在 sEMG 信号活动上得以有效反映,这一改变为建立帕金森病早期诊断和疗效评价方法提供了重要的线索。

吞咽障碍评估
吞咽时由大脑皮质及皮质下中枢控制，多对神经和多组肌肉共同参与的一种复杂反射。表面肌电能够在早期筛选和诊断出吞咽障碍患者的口轮匝肌、咬肌、舌骨下肌群的异常激活，康复专家根据患者的吞咽活动时的表面肌电信号特征，发现虽然患者的吞咽时间较正人长，吞咽次数也较正常人多，但吞咽肌群的波幅未较正常人大。

表面肌电图可用于运动、康复以及其他多个学科疾病过程的监测，可以预见，在未来康复医学发展过程中，表面肌电的应用将会更加广泛，将成为康复医学领域，尤其是康复医生非常重要的治疗手段和武器。

多通道 sEMG 有哪些优势？

迈尔诺医疗推出的分布式无线表面肌电测试系统有4通道、8通道、16通道等各种规格。

建立多通道，是为了更好地反映肌肉工作的实际情况。我们知道，人体在工作时，几乎不存在某块肌肉单打独斗的情况。肌肉可按其在动作中的作用，分为原动肌、拮抗肌、固定肌和辅助肌。以简单的肩外展为例，涉及的肌肉包括冈上肌、岗下肌、小圆肌、三角肌前、中、后束、前锯肌、背阔肌、大圆肌等，其中的部分肌肉是可记录的浅表肌肉。

如要分析双侧活动的对称性，则通道须增加一倍。多数情况下，先记录一侧活动再记录另一侧的方法是不可取的，因为肢体活动大多是以双侧协调方式完成的。对于另一个经常分析的动作“行走”，则涉及的主要下肢肌肉已至少达到12块（双侧的臀大肌、髂腰肌、股四头肌、脚绳肌、胫前肌、胫后肌）。如果考虑参与步行的其他下肢肌肉（如臀中肌和腓骨肌），甚至加上必要的躯干肌和上肢肌，则对通道的需求更多。

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