肌电信号的记录和获得课件

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肌电信号的记录和获得

1.单电极

单电极记录时，一个电极放置在肌肉上面，另一个电极放置在电中性位置（诸如一个骨性突起）。单电极产生的频率反应比双电极低、选择性也少。

单电极常被使用在静力性收缩和涉及到针电极的各种临床研究中，但是单电极在测量非等长收缩时稳定性较小，且很少被选择。单电极适合于H反射、T反射和肌肉M波的评估。2.双电极

双电极记录使用非常普遍。一般两个电极放在肌肉中，或者放在覆盖肌肉表面的皮肤上，第三个中性或接地电极被放置在电中性位置。

在两个记录电极间，利用一种差分放大器记录电差异。通过差分放大器使得两个共同输入的信号被大大地减弱。容许放大器减弱这些共同信号的特性被称为共模抑制，两种共同输入信号的减弱程度被描述成共模抑制比（CMRR）。

3.干扰信号

在一个标准实验室或野外环境，可能还有值得考虑的射频（RF）和来源于电器插口、灯或者其他线路信号的输电线活动。这些信号是典型的50或60Hz（取决于记录的位置），因此它们正好在频率范围上被EMG信号所代表，也可能有大气中其它频率的环境射频信号。因为差分放大器降低了两个放大器输入信号出现的同相位信号，导致它们的影响大大地降低。4.影响记录信号的因素

在设置放大器增益时必须要谨慎使用。如果肌电信号的振幅超过放大器增益，放大器被饱和并且以一种限幅的形式失真出现。

而当输出的振幅超出电源的界限时，限幅出现。另一方面，如果被设置的太低，在模拟数字（A/D）转换后信号的分辨率将变低。

理论上说，增益应当被设置以便于信号的振幅与模拟数字转换的范围相匹配。原始肌电图伴有心电图的原始肌电图伴有运动伪差（非源自肌肉的电波）的原始肌电图限幅±0.5V的原始肌电图

表面电极这些类型的电极被广泛应用于临床来评定感觉和运动神经的传导速度、F波、M波和H反射但是，这些表面电极会有一些技术上的问题一般来说，在皮肤层的内外有一个30mV的电位。当皮肤伸展的时候，这个电位会降至25mV，而产生5mV的运动伪差（motionartifact）。显然，这个皮肤瞬时产生的运动伪差对于一个理想化的运动评估来说是一个缺陷。silver-silverchloride(氯化银电极）这些表面电极可用来探测肌肉的肌电活动，也可以作为探测周围射频（RF）的天线。在应用电极前，阻抗尽可能地减小，可通过皮肤的护理，去除死皮和油脂，增加局部皮肤的血流。同时，为减少无线电频率，可通过使用屏蔽电缆来减小电缆间的距离和编制出个性化的电极电缆。在尽可能靠近电极的地方安置一个第一级放大器（first–stageamplifier）。

例如，摩擦或者在电缆绝缘体上运动都会产生伪差。这些伪差可通过在每个电极上使用单位增益放大器（unitygainamplifier）来减小。通常我们称之为“有源电极”（activeelectrodes），这些设备使得放大器尽可能地安放在靠近表面传感器的地方。

（图8.5）来自于第一级放大器的信号会得到一个比较高的信噪比（SNR），这样就是被“清除（cleaner）”过的信号。降低伪差的方法表面电极的缺陷

针电极

用来探测单个或多个个别运动单位的活动，而不是探测对侧肌肉的肌电活动。将一个小的导线放置在一个中空的插管中央构成同心电极,导线与环氧基树脂放在一起。将套管分割成一个锐角（大约15°），留下有光泽的金属丝表面，然后将双极记录到套管中。电极的放置部位

电极放置在肌肉表面的正确与否无需过分强调。但是，电极的部位必须是可以测得肌纤维运动单位的地方。

一般要远离肌腱活动剧烈的区域。关于肌纤维的电极方向也同样很重要。如果电极放置不是平行于肌纤维走行，那么信号的振幅可能会减少50%，同时其频域部分也会受到影响。2.2肌电信号处理我们处理和分析信号的方式来源于模拟和数字电子技术及信号分析技术，也同样取决于我们对于EMG信号的理解。这个部分重点讲述最常见的捕捉和过滤信号的技术及其固有的一些技术问题。

模拟和数字滤波的应用固有频率特性及任何生物信号的无线电噪声和干扰源决定了使用何种滤波技术。肌电信号的频谱分析是指频率低于10HZ或者高于1KHZ的信号。事实上，表面肌电的频率上限甚至能超过带宽上限，最高可达400HZ。而留置信号（记录在肌肉内）一般可获得比较高的频率。因此，通常会在采集表面肌电信号的时候使用一种设置为10HZ左右的高通滤波器，同时使用一种设置为1KHZ左右的抗混叠低通滤波器。但实际运用中会随带通的不同特性而改变。在运用数字信号处理后一般再使用微软系统来分析结果。4.肌电信号的影响

肌肉深度电极的特性可以影响肌电信号的频率和振幅，包括电极的种类（表面，金属，氯化银，留置等等），电极的大小和电极间的距离。电极的配置同样也是一个关键因素。

疲劳，脱水或肌肉