原创精选表面肌电图在康复领域的应用

概述表面肌电图(surfaceelectromyography,sEMG),又称动态肌电图(dynamicelectromyography,DEMG),是从肌肉表面通过电极引导、记录下来的神经肌肉系统活动时的生物电信号。它与肌肉的活动状态和功能状态之间存在着不同程度的关联性,因而能在一定程度上反映神经肌肉的活动。sEMG是一种简单、无创、容易被受试者接受的肌电活动,可用于测试较大范围内的EMG信号,并有助于反映运动过程中肌肉生理、生化等方面的改变;不仅可在静止状态测定肌肉活动,而且可在各种运动过程中持续观察肌肉活动的变化。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。

表面肌电图的几个相关指标

表面肌电的分析指标分频域和时域指标。时域指标有肌电积分值(IEMG)、平均肌电值(AEMG)、均方根值(RMS)及协同收缩率;频域指标有平均功率频率(MPF)、中位频率(MF)。

1、IEMG是一定时间内肌肉中参与活动的运动单位的放电总量,时间不变的前提下,反映运动单位数量的多少和每个运动单位的放电大小,随着负荷持续时间呈线性规律递减。

2、AEMG是反映信号振幅变化的特征性指标,是一段时间内瞬间肌电图振幅的平均,反映肌肉活动时运动单位激活的数量、参与活动的运动单位类型以及同步化程度。

3、RMS是一段时间内瞬间肌电图平方平均的平方根,是放电的有效值,与AEMG意义基本相同。

4、MF是骨骼肌收缩过程中肌纤维放电频率的中间值,与肌肉组织中快和慢肌纤维组成的比例有关,快肌纤维兴奋出现高频放电,慢肌纤维兴奋则以低频放电为主。

5、MPF是反映信号频率特征的生物物理指标,其高低与外周运动单位动作电位的传导速度、参与活动的运动单位类型以及同步化程度有关,是临床常用判断肌肉活动时的疲劳度的常用指标。

表面肌电图在康复领域的应用举例

1、表面肌电图在评定康复疗效中的应用

sEMG可作为肌肉康复治疗前、后疗效对的评估方法。例如利用sEMG辅助诊断腰背部疾患评估椎旁肌功能,确定手术、外伤、颈肩腰腿痛及其他肌肉功能障碍情况下,肌肉的功能障碍、疼痛等严重程度。sEMG可与其他康复测试或训练仪器结合,协助诊断和评定各种影响骨骼肌功能的情况,使诊断更为明确。

2、表面肌电图在测定肌肉疲劳中的应用

肌肉疲劳的测定在康复医学中有重要意义。目前研究证实,随意性运动引起肌肉收缩力下降后,诱发肌电图(evokedelectromyogram,eEMG)的最大H波与最大M波振幅比率明显降低,这种现象说明肌肉疲劳发生过程中的脊髓运动神经元兴奋性受到抑制,而脊髓运动神经元兴奋性的降低则可能是导致肌肉疲劳发生的重要因素。通过sEMG和eEMG比较分析,肌纤维活动电位的异常、神经肌肉接头部传导不全、脊髓运动神经元兴奋性低下等因素的共同作用,是导致肌肉疲劳发生的重要原因。

3、表面肌电图在评价肌肉力量及肌肉活动的协调性的应用

sEMG为康复医学的研究提供了重要的依据与评价方法,它可以在运动过程中间接测定肌肉力量,也可以进行运动技术分析。其应用机理是肌肉收缩强度越大,肌电图的幅度增加。有研究者采用表面双相诱导法的肌电图检测及应用录像轨迹系统对三种下蹲动作进行三次元解析。考察采用普通下蹲姿势、宽足间距下蹲姿势、髋关节伸展下蹲姿势三种不同下蹲姿势的力量训练,记录下肢主要运动肌的肌电图反应和地面反作用力所产生的影响,从生理和力学的角度进行分析得出结论:采用髋关节伸展下蹲动作的下肢力量训练对提高患者耐力起到一定的作用,采用初动负荷法中的超等长收缩的蹲起方法对提高患者的肌肉爆发力有效。

4、表面肌电图在评估痉挛状态的的应用 

在脑卒中后痉挛的评估研究中,有报道发现患者在CPM机上做等速运动时记录到的IEMG相对于健侧高,而治疗后痉挛程度下降时,IEMG相应的下降。目前痉挛的评估多采用改良Ashworth分级进行评定,而量表评估作为一个半定量的评估手段存在一定的主观性,表面肌电的IEMG可以很好的量化痉挛的程度,也可以作为治疗前后改善程度的有效评估手段。

5、吞咽障碍的评估 

目前评估吞咽功能障碍的方法主要是饮水实验,而饮水实验仅能反映患者吞咽能力好坏,并不能具体反映出肌肉收缩时的功能状态,有研究发现受试者在吞咽5ml液体时舌骨抬高、咽部收缩和声门开闭时,吞咽sEMG信号先于各期吞咽动作出现,与吞咽动作具有较强的相关性。而吞咽障碍的患者口轮匝肌、咬肌、颏下肌群和舌骨下肌群的激活多存在一定的障碍,这些表面肌电图记录到的异常激活已被建议用于吞咽障碍的早期筛查和诊断,但单次吞咽不同的液体量对于舌骨上肌群的肌电值和吞咽模式有着不同程度的影响,单次吞咽液体量越大则肌电值越大。

总之,sEMG因兼备非损伤性、局部性、实时性等优点,为临床康复医学的研究提供了重要的依据与评价方法,随着计算机应用及科技的日新月异,表面肌电诊断检查技术也会不断更新,其应用范围将会更加广泛。

本期编辑:Sunny

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