肌电图 (EMG) 并不新鲜,最近专项教练和运动医学专业人士都对此产生了一些混淆。由于智能织物和可穿戴技术的发展,人们越来越多地使用肌电图,团队和大学面临来自上级的越来越多的数据压力。


我写这篇文章的动机是确保那些对在他们的环境中使用 EMG 感兴趣的人做好功课,了解他们可以从这项技术中受益的方式,并诚实地说明他们需要做什么才能获得好的数据。EMG 并不适合所有人,但如果你认真对待它提供的信息并希望深入研究,你必须遵守协议并了解数据可以告诉你的内容的限制。

EMG 读数 - 应用设置中的局限性和有用性


我大部分时间都在 EMG 上阅读大量研究,这些研究试图解开运动和训练中发生的大部分谜团。我使用肌电图评估并治疗复杂的损伤,并自己对表现进行了一些调查。在所有可用数据中,我发现 EMG 最难解释。虽然存在一些很棒的软件,但如果没有其他教练和运动科学家的帮助,我仍然无法使用肌电图来解读运动中的一些短暂的爆发性的事件。我并不是没有科学和实践来理解阅读,只是对于生物力学与干预的选择仍然未知。


如果教练和治疗师能记住一个关键点,那就是肌电图是一项要求很高的投资,你必须付出努力和时间才能获得任何收益。它不像基于速度的训练或电子计时,数据是即时和明显的。它甚至不像力量分析,因为数据不是一个直接的衡量标准,需要更多的兴趣和知识,而不是与大多数体育工作人员的环境保持一致。尽管如此,如果你使用得当,它会有所作为,但你必须致力于所需的过程和教育。


从生理学角度观察肌电图的更好方法


我们在运动机能学和运动生理学中接触过肌电图,但我们没有使用仪器,因为它更适合高水平学生。当我在 MLB 实习时,Chattanooga EMG Retrainer 是我第一次接触肌电图。当然,我在深蹲期间对自己进行了实验,看看我的核心是否是让我可以举起的重量的限制因素。这是对原始运动科学的一次笨拙且无效的尝试,但思考过程是正确的。今天,我们几乎每天都会看到使用肌电图作为假设证据的新研究。如果研究人员犯了解释错误,我们如何期望教练在管理其他形式的数据(如球员跟踪信息和基于速度的训练)的同时处理相同的信息?

查看 EMG 数据的最简单方法是不理会它或崇拜它,因为它仅仅符合叙述过程。观察 EMG 的成熟方法是接受它,因为证据提供了在其活动期间发生的事情的线索。肌电图,特别是表面肌电图 (sEMG),是由两个电极评估的浅表肌肉电压的上升和下降。估计肌肉活动中有很多其他“噪音”或其他挑战因素。在浅表肌肉上放置导电贴纸会产生许多超出本文范围。


与身体内部的潮湿和咸味的环境相比,皮肤表面非常干燥和“死”。皮肤是身体最大的器官,而大部分抵抗力 (99%) 来自这一惊人的皮肤细胞层。EMG 是一种信号,而不是肌肉活动的直接测量。无论如何,不能因为肌电图不能解决世界上所有的问题而说它是没用的,批评通常来自那些不喜欢将肌电图用于营销目的的专家。Raez及其同事在他们的评论中表示,“EMG信号分析技术”:
“肌电图有时被称为肌电活动。肌肉组织传导电位的方式类似于神经,这些电信号的名称是肌肉动作电位。表面肌电图是一种记录这些肌肉动作电位中存在的信息的方法。”


这个解释详细说明了肌电活动只是关于动作电位的信息,而不是所有肌肉纤维的神经力学中发生的事情。第一次接触 EMG 的每个人都可能听过这样的比喻:有人在玻璃隔着听,然后听到一群人的噪音。虽然很难确定谁在说话,但我们知道它是哪个邻居(肌肉)、他们何时发出噪音(时间)以及他们的声音有多大(可能的峰值和平均值)。表面肌电图的局限性在于它是一种电生物信号的总结,而不是特定生理功能的直接测量。

研究设备随着数据质量、速度以及仪器小型化(尺寸)的改进而发展。随着技术的进步和变化,记住身体基本上是一样的,我们仍然要与生物规律较量。即使产品更便宜或更易于使用。逻辑和推理是面向未来的,因为生物学有时会根据新信息发生变化,但教练必须时刻保持怀疑态度,即使在运动员、球队主教练和管理人员施加压力以使其看起来“前沿”的情况下。

设计建模


教练想要更精确地衡量训练,但使用肌电图来衡量压力负荷是一厢情愿的想法。建模,或者只是有一个可以跟踪和评估的好的计划,可以使用 EMG 研究来改进计划的过程。建模设计了我们的需求战略大纲以及随着时间的推移评估计划的方法。没有人期望模型在输入和输出方面是完美的。

在训练过程中低负荷训练可以实现肥大,因此强度和压力与肌电图没有明确的联系。加上血流限制(BFR) 训练,仅凭肌电图无法解释肌肉变大变强的原因。我错误地阅读了一些早期关于激素和肌电图研究的研究,并假设力量训练和雄激素之间的关系通过肌电图的解释神奇地联系在一起。我和研究人员一样,过度简化了这种联系。

重返赛场与监控训练负荷


功能和疲劳是运动医学和运动表现教练在准备、受伤风险和整体表现方面考虑的两个主要变量。监督训练有两个目标:了解如何让运动员负重以优化比赛日的表现,以及减少因累积工作过于保守或过于鲁莽而受伤的发生率。一些团队希望可穿戴式肌电图是局部损伤的解决方案;然而,虽然拥有更多数据固然很好,但真正有能力处理此类数据的团队有多少?


监测训练负荷是 EMG 的一个理论概念,因为可穿戴表面系统的工作计算是一项重大任务。从肌电图创建有用的指标来估计复杂练习和比赛中的工作量,对大多数环境来说是一个白日梦。


重返比赛或重返运动表现是另一回事,因为表面肌电图在某些情况下是有意义的,尤其是在基线对称数据有意义的情况下。无数次创建任意阈值,教练无法有效了解运动员身体的左右或前后不对称是如何存在的。例如,由于力学的改进或其他肌肉群的贡献更大,因此特定肌肉活动度较低的运动员可能会更有效率,因此活动量的减少可能是一件好事。大多数时候不对称是正常的,但是解释不对称为什么以及如何影响运动员是非常没有意义的。


运动选择与运动适应


肌电图有助于选择运动,包括特定于运动的活动,如练习。但仅仅只靠肌电图不足以确定最佳运动或使用方式,但它是一个主要因素。在生物力学上,肌电图非常适合力量训练、跳跃训练、短跑,甚至投掷。使用肌电图来选择正确的训练模式是有道理的,但除了肌肉群之外,使用肌电图来研究适应的效果要差得多。

EMG 的问题不在于它不能很好地评估快速运动中神经肌肉系统的所有生理活动,而只是生物信号不能有效解释中枢适应,因为它主要是外围解决方案。其他生理适应对肌肉和其他组织的细胞变化是适应或改善方程的一部分,而 EMG 根本无法解释这些。除了生化,神经系统的变化是不可能通过表面电极甚至电流细线来检测的。


关于肌电图的最终想法


我希望我没有吓坏支持人员使用 EMG 或向任何人承诺该工具将挽救运动员的职业生涯。EMG 帮助我了解了更多我不知道的知识,并强化了我之前很多人已经了解的人体知识。EMG 的大部分应用应该留给有才华和经验的研究人员,但临床医生和聪明的运动表现专家可以通过对运动员使用肌电图来诚实地受益。

如果你打算使用 EMG 进行直接测量,你必须有一个现实可行的目标,这样你才能做出真正的决定,否则如果没有它,你就无法做出这些决定。我对 EMG 有足够的经验,可以警告那些新手,这不是你可以立即跳入并在训练或康复中产生影响的东西。但请记住:肌电图会帮助一名运动员实现运动梦想,那是值得的。




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便携式多模态生物信号传感器


一种把动态PPG、血氧SPO、惯性传感器、肌电传感器、皮肤电传感器、皮温传感器集成在一个可穿戴式手环设备中的生物信号采集设备,可用于数据研究、产品开发、方案验证和试验分析。

使用此款产品可以做什么?

我们提供数据记录服务,可对数据进行自定义处理,可用于POC、原型或研究中的辅助证据。

使用我们的大数据分析平台,可以轻松的访问,对数据进行可视化分析与研究。

基于我们的项目进行二次开发,快速实现自己的应用程序。


应用领域

癫痫、抑郁症、睡眠障碍、帕金森氏病、运动康复、情绪监测、肌肉萎缩、手势识别、动作行为预测、运动捕捉、机械手臂、焦虑症


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分布式多通道无线表面肌电采集系统

分布式无线肌电测试系统是一款简单实用的肌电、惯性信号同步采集系统。该系统每个采集器包括两个EMG通道、三轴加速度、角速度和三轴磁力计;可实现多个采集器同步采集、波形实时显示、实时数据存储、多条采集记录集成于单个文件、可导出多种数据格式文件。

该系统可以在有限的通道数内,最大限度地获取人体肌肉在运动中的信息。结合九轴数据,可以适用于更多的应用场景,尤其是在混合控制方面提高了系统对于动作跟踪捕捉的准确性,兼顾肌电与惯性传感器两种获取动作信息的方法,提高了分布式系统动作识别的准确性与稳定性,减少了实现动作跟随的代价。

肌电信号采集方法主要有针电极和表面电极两类。针电极作为有创方法发展最早,也是目前临床肌肉相关疾病诊断的标准。但针电极刺入人体肌肉会带来疼痛,为了减轻患者的痛苦,随后又开发出了表面电极,但该方法难以取代针电极作为诊断措施。

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便携式高密度脑肌电采集系统

肌电信号采集方法主要有针电极和表面电极两类。针电极作为有创方法发展最早,也是目前临床肌肉相关疾病诊断的标准。但针电极刺入人体肌肉会带来疼痛,为了减轻患者的痛苦,随后又开发出了表面电极,但该方法难以取代针电极作为诊断措施。

针电极因为侵入式,可以直接获得运动单元信息作为肌肉疾病诊断的依据;表面肌肉电极虽然可以获取运动意图信息,但难以还原出运动单元信号。为了解决这个问题,人们开发了高密度表面肌电电极,高密度表面肌电信号可以通过信号分解算法还原出运动单元信息

本产品由32/64通道无线高密度脑/肌电信号采集系统(最大可扩展256通道),以及专用软件分析系统组成。能同时兼顾脑电和肌电的采集需要,具备独有的在运动条件下测量数据的能力,良好的兼容性与扩展性,在连接不稳定或者设备离线情况下均能保证数据不丢失。


如果您对运动中的肌电图感兴趣,请与我们联系!


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