表面肌电及频域分析方法在针刺临床研究中应用.pdfVIP

第八届全国中青年针灸推拿学术研讨会论文汇编 表面肌电及频域分析方法在针刺 临床研究中的应用· 井明鑫张莉赵艳玲王秀志 (北京中医药大学，北京100029) 表面肌电的分析方法有时、频域分析，幅频联合分析，小波分析法，肌电复杂度等，其中时、频 域分析方法是比较常用的方法。目前在国内外的运动医学和康复医学中，其常被用作评价肌肉功能和 肌肉恢复情况。在中医l临床领域中正在逐渐被认识。 1表面肌电的来源及定义 肌电信号指的是用电极记录到的肌肉动作电位，肌电信号早期研究可以追溯到伽伐尼(Galvani)f约 早检测到肌肉自主收缩时能产生电信号的人(B40年)，他第一次发现并描述了骨骼的运动是和肌肉的 电活动联系在一起。它分成表面肌电信号和针电极肌电信号：表面肌电信号(surfaceelectromyography signal,sEMG信号)是从皮肤表面通过电极引导、放大、显示和记录下来的神经肌肉系统活动时的生物 电信号【ll：针电极肌电信号是指用插入到肌肉中的针电极收集到的在针电极周围有限范围内的运动单 元电位的总和。 2表面肌电的形成 肌电信号发源于作为中枢神经一部分的脊髓中的运动神经元。运动神经元的细胞体处在其中，其 轴突伸展到肌纤维处．经终极板区与肌纤维产生生化过程性质的耦合。与每个神经元联系着的肌纤维 不只一条。这些部分合在一起，构成运动单元。许多运动单元产生的动作电位的总和构成肌电信号。 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)【2j。电极通常分成表面(皮肤)电极和插入(针形)电极两类，表面电极又分湿电极和干电极两种。 表面电极所取肌电信号反映体内较大区域内肌电活动的总和，不能确切反映个别肌纤维的活动。信号 的振幅、频率和复杂度等线形、非线性特征的变化取决于中枢神经系统的肌肉运动控制策略13。4]、肌 肉活动水平和肌肉功能状态等生理性因裂3翊，以及探测电极的放置位置【川、体表温度‘71、皮下脂肪厚 度和负荷方式‘71等测量性因素的共同作用【堋。sEMG兼备无创性、实时性、操作简单等优点唧．因而 在临床医学的神经肌肉疾病诊断、人机功效学领域肌肉工作的功效学分析、康复医学领域的肌肉功能 评价以及体育科学中的疲劳评定、运动技术合理性分析、无氧阈值的预测方面均有重要的实用价值【91。 3表面肌电研究方法 目前已有许多研究人员对表而肌电信号研究作了大量的工作，其所利用的理论方法可分为：时域 法、频域法、时域一频域法及高阶谱等，并且通常假设表而肌电信号为线性随机信号来处理。时域是 从电位偏离基线到恢复至基线的一个时间过程。它代表传导速度以及膜兴奋性不同的肌纤维同步化兴 奋的程度。从时域方面，常用的分析特征量包括积分肌电(Iemg)、均方根振幅(Rms)、平均振幅(Ma) 等。从频域方面，肌电功率谱是对肌电信号能量(或功率)按频率分布情况的一种描述，横坐标表示频 率，纵坐标表示幅值(能量)，包含多种频率成分的复杂的肌电信号经转换在频率轴上展开后，我们就 ’国家863计划资助课题．课题编号：2007BAl07A23 专 论 能清晰地分辨出各种频率成分的分布情况。代表功率谱变化的常用特征参数包括平均功率频率(Mpf)、 中心频率(Fc)、中值频率(Mf)、最大谱峰位置、低频段比重、高频段比重等”“。 研究证实，沿神经纤维与骨骼肌纤维传导的动作电位，具有幅值与颁率的特征。幅值表示电位变 化的幅度、梯度，频率与组织兴奋性变化的周期有关。由此可以推理，肌电频域分析可以更深一层为 我们提供骨髂肌参与工作的情况。在频域分析方面，主要的分析方法是对sEmG信号进行快速傅立叶 转换(FFT)，获得sEM6信号的频谱或功率谱。它们可反映sEm的信号在不同频率分量的变化，所咀 能够较好地在频率维度上反映sEMG的变化”’。Ⅷ}在运动中的变化己作为判断肌肉疲劳的指标之。 疲劳时肝F的变化依运动方式和运动强度的不同而有差异；如MatsIlagberg等1982年发现肝F 在低收缩水平时，是随收缩强度的增大而增大的，当收缩水平超过25—30％眦时，肝F就与收缩水 平不一致了，肝F的变化与肌肉疲劳的发展有很好的相关性；而国内学青郭庆芳(1978．1983，1986)，