表面肌电图

doi: 10.13241/ki.pmb.2020.20.014表面肌电图在腰痛患者o d i指数和j o a评分评估中的临床应用*狄之昕江澜董慧妹张晗曹曼林么(上海交通大学附属第六人民医院康复医学科上海200050)摘要目的:探讨表面肌电图在腰痛患者腰椎Oswestry功能障碍指数(ODI)和日本骨科协会评估治疗分数(JOA)评估中的临床应 用。

方法:选择2019年6月至2020年6月我院接诊的80例腰痛患者进行研究，通过将患者按照腰部VAS评分的不同划为对照 组(VAS评分S 5分)和观察组(5 *<V A S评分<10分）,每组各40例，两组患者均接受接受常规治疗和肌电仪检测。

比较治疗 前后两组患者运动传导速度（MCV)、股神经的感觉传导速度（SCV)、动作电位的潜伏期、长肌力（IMS)、腰背肌后伸活动度 (ROM)、ODI指数和JOA评分的变化情况。

结果：治疗后，观察组运动传导速度、股神经的感觉传导速度指标水平均低于对照组，动作电位的潜伏期长于对照组(P C0.05);观察组长肌力、腰背肌后伸活动度指标水平均低于对照组(P C0.05);观察组Oswestry 功能障碍指数(ODI)高于对照组，曰本骨科协会评估治疗分数(JOA)评分低于对照组(PC0.05)。

结论:腰痛患者中存在着明显的 表面肌电图信号改变，且随着腰痛程度的加剧，改变程度越明显，有助于评估患者病情。

关键词:表面肌电图；腰痛；腰椎Oswestry功能障碍指数；日本骨科协会评估治疗分数；临床应用中图分类号:R49;R741.044文献标识码:A文章编号：1673-6273( 2020 )20-3865-05Clinical Application of Surface Electromyography in Evaluation of ODI Index and JOA Score in Patients with Low Back Pain*DIZhi-xin, JIANG Lan, DONG Hui-mei, ZHANG Han, CAO Man-lin^(Department o f R ehabilitation Medicine, Sixth People's Hospital Affiliated to Shanghai Jiaotong University, Shanghai, 200050y China) ABSTRACT Objective:To explore the clinical application of surface elec加myography in the evaluation of the Oswestry dysflinc-tion index(ODI)of the lumbar spine in patients with low back pain and the Japanese Orthopaedic Association Evaluation Treatment Score(JOA).Methods:80 patients with low back pain who were admitted to our hospital from June2019 to June2020 were selected for the study.The patients were according to the difference of waist VAS score,the patients were divided into a control group(VAS score^ 5 points)and an observation group(5points<VAS score<10 points),40 cases in each group,patients in both groups received conven­tional treatment and parison of motor conduction velocity(MCV),sensory conduction velocity of femoral nerve (SCV),latency of action potential,long muscle strength(IMS),range of motion(ROM),ODI index and JOA before and after treatment Change in score.Results:After treatment,the observation group's motor conduction velocity and femoral nerve sensory conduction velocity index levels were lower than those of the control group,and the latency of action potentials was longer than that of the control group(P<0.05); the long muscle strength and back extension activity index levels of the observation group were lower than those of the control group(P<0.05); the Oswestry Dysfunction Index(ODI)of the observation group was higher than that of the control group,and the Japanese Orthopaedic Association's Evaluation Treatment Score(JOA)score was lower than that of the control group (P<0.05). Conclusion:There are obvious changes in surface electromyography signals in patients with low back pain,and as the degree of low back pain intensifies,the more obvious the changes are,which helps to evaluate the patient's condition.Key words:Surface electromyography;Low back pain;lumbar Oswestry dysfunction index;Japanese orthopaedic association Eval­uation of treatment score;Clinical applicationChinese Library Classification(CLC):R49; R741.044 Document code:AArticle E D: 1673-6273(2020)20-3865-05*基金项目：上海市科技攻关项目（1973900)作者简介:狄之昕（1990-)，男，本科，住院医师，研究方向:表面肌电图在治疗下腰痛患者中的应用研究，电话：189****0243，E-mail:***************△通讯作者:曹曼林（1962-)，女，硕士研究生，主任医师，研究方向：手外伤(收稿日期:2020-06-28接受日期:2020-07-23)刖目在临床治疗中发现导致患者出现腰部疼痛的原因常见的 有二十多种，主要的是脊柱和腰部肌肉软组织所引起的病变M。

表面肌电图在肌骨骼疾病临床评估的现状和展望摘要】表面肌电图是一种高效的评价工具，在肌肉骨骼系统疾病评估中发挥着重要作用。

其可将肌肉功能和康复效果等指标以量化的形式表现出来，为临床康复提供参考。

表面肌电图具有无创、多样分析等特点，特别是在运动分析、肌肉功能的评估方面有着很好的应用研究。

在制定康复计划和目标时充分利用这些指标，对监测康复效果具有一定的参考意义。

希望对表面肌电图在临床康复方面的应用进行论述，扩大其应用范围。

【关键词】表面肌电，肌骨骼[ 中图分类号 ]R2[ 文献标号 ]A[ 文章编号 ]2095-7165（2019）06-0236-01表面肌电(surfaceelectromyography，sEMG)信号是神经肌肉系统在进行随意性和非随意性活动时产生的生物电变化经表面电极引导、放大、显示和记录[1]。

所获得的一维电压时间序列信号，其振幅为0～5000μV，频率为30～350Hz，反映了大脑运动皮层控制之下的脊髓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。

近年来，随着表面肌电检测及分析技术的进步，使其在康复医学、运动医学、体育科学、人体工程学、人类环境改造学、神经病学等领域均具有广阔的应用前景[2]。

1表面肌电的指标表面肌电图临床评估常用指标主要有时域指标、频域指标、激活时间和激活顺序指标、协调性指标等。

时域分析是将肌电信号看作时间的函数，用来刻画时间序列信号的振幅特征，主要包括平均振幅值(averageelectromyogram，AEMG)、积分肌电值(integratedelectromyogram，iEMG)、均方根值(rootmeansquare，ＲMS)等[3]，一定程度上可反映出肌肉活动时运动单位激活的数量、每个运动单位的放电大小、参与活动的运动单位类型以及同步化程度。

频域分析指标是通过对自相关函数做快速傅立叶变换(fastfouriertransform，FFT)，据功率谱密度(powerspectrumdensity，PSD)确定表面肌电中不同频段信号分布，能够较好地在频率维度上反映表面肌电的变化情况，主要包括平均功率频率值(meanpower frequency，MPF)、中位频率值(medianfrequency，MF)，是临床常用判断肌肉活动时的疲劳程度的指标，其值大小与肌肉组织中快慢肌纤维的组成比例有关。

表面肌电图在肌肉功能评估中的应用摘要：研究在肌肉功能评估中应用表面肌电图的应用效果。

采用表面肌电图仪，用积分肌电和平均功率评率、中位频率等对神经肌肉所致的肢体功能障碍进行肌张力、肌力、肌肉疲劳度进行评估，表面肌电图在肌肉功能康复评估中的价值。

初步研究结果表明表面肌电图不但可评估治疗前患者受损神经肌肉功能和健侧的差异，还可评估治疗前后患侧肌肉功能恢复的情况，可根据恢复情况调整治疗方案，是一种客观评价治疗方法的有效手段。

关键词：表面肌电图；肌肉；功能；评估肌电图（EMG）是用肌电仪记录肌肉生物电图形，在评价机体系统活动方面起着重要的作用，可用专用的肌电图仪进行测量。

优点是定位性好、干扰小、易识别，但是此检查多采用针电极插入肌肉检测肌电信号，是一种有创检测方法，在临床受到一定的应用限制[1]。

表面肌电图（sEMG）是从肌肉表面经电极引导记录下来的神经肌肉系统活动的生物电信号，无论是在肌肉的功能状态还是活动状态中均存在不同程度的关联性，可在某种程度上反映神经肌肉活动。

肌肉运动产生电位差，差分放大器检测该信号经放大记录得到的图形再转化为数字信号，经通讯系统传给微机，微机软件进行数据处理从而完成测试评估等临床诊断工作[2]。

sEMG是一种无创、简单、易被患者接受的肌电活动，可反映运动肌肉生化、生理等方面的改变，可在静止状态及运动中测定肌肉活动，是一种很好的生物反馈治疗技术，对运动功能有诊断意义。

近年来，在我国sEMG已经从运动医学扩展到康复医学，特别是在神经肌肉病损功能的康复评估中，已开始发挥作用。

本康复科自引进表面肌电图仪已经有近百例神经肌肉受损患者进行检测和评估，现将积累的经验在此总结，旨为临床提供一定的参考价值。

1.表面肌电图常用指标分析表面肌电图在评估神经肌肉功能受损常用的指标有平均功率频率、肌电积分以及中位频率。

中位频率和平均功率频率是判断肌肉活动疲劳度的常用指标；肌电积分是评估肌肉在单位时间内的收缩性。

4 表面肌电图的分析与应用研究表面肌电（surface electromyography, sEMG）图在电生理概念上虽然与针电极肌电图相同，但表面肌电图的研究目的，所使用的设备以及数据分析技术与针电极肌电图是有很大区别的。

相对与针电极肌电图而言，其捡拾电极为表面电极。

它将电极置于皮肤表面，使用方便，可用于测试较大范围内的EMG信号。

并很好地反映运动过程中肌肉生理生化等方面的改变。

同时，它提供了安全、简便、无创的客观量化方法，不须刺入皮肤就可获得肌肉活动有意义的信息，在测试时也无疼痛产生。

另外，它不仅可在静止状态测定肌肉活动，而且也可在运动过程中持续观察肌肉活动的变化；不仅是一种对运动功能有意义的诊断方法，而且也是一种较好的生物反馈治疗技术[50]。

4.1 肌电（electromyography, EMG）信号的产生原理及模式4.1.1肌电信号的产生原理肌肉收缩的原始冲动首先来自脊髓，然后通过轴突传导神经纤维，再由神经纤维通过运动终板发放冲动形成肌肉收缩，但每根肌纤维仅受一个运动终板支配，该运动终板一般位于肌纤维的中点。

当神经冲动使肌浆中Ca2+浓度升高时，肌蛋白发生一系列变化，使细胞丝向暗带中央移动，与此相伴的是ATP的分解消耗和化学能向机械功的转换，肌肉完成收缩。

在肌肉纤维收缩的同时也相应地产生了微弱的电位差，这就是肌电信号的由来。

人体骨骼肌纤维根据功能分为Ⅰ型慢缩纤维，又称红肌，亦即缓慢-氧化型肌纤维；Ⅱa型和Ⅱb型快缩纤维，又称白肌。

“红肌”力量产生较慢，其特点是ATP产生是氧化代谢产生的（即其含有较高的氧化能力），可以维持较长的工作时间，作用主要为保持耐力。

快肌纤维则主要是无氧酵解（糖原代谢）途径，故在相对较短的时间内，易产生疲劳和乳酸堆积[46]。

所以，不同纤维类型因其收缩类型不同，能量代谢改变不同，生理作用不同，故其收缩时的肌电信号也有不同特征，故而肌电信号反过来也可相应反映耐力、生化改变，也就是疲劳度、代谢等方面的情况。

表面肌电图诊断技术临床应用什么是表面肌电图诊断技术？表面肌电图诊断技术（Surface Electromyography，简称sEMG）是通过检测肌肉表面的电信号来评估肌肉功能和疾病的一种非侵入性诊断技术。

sEMG可以实时地检测和记录肌肉收缩和放松的电活动，从而提供了有关肌肉活动和功能异常的信息。

sEMG技术的原理sEMG技术利用表面肌电图仪器，将电极粘贴在肌肉表面，通过记录肌肉表面电位的变化来检测肌肉的活动。

肌肉的收缩和放松会引起肌肉纤维的电活动，这些电活动会通过神经传导到肌肉的表面，被sEMG电极所接收。

sEMG信号是一种微弱的生物电信号，它包含了来自神经肌肉系统的多种信息。

通过将sEMG信号放大和处理，可以得到有关肌肉收缩强度、肌肉协调性和疾病状态等方面的信息。

sEMG技术在临床应用中的价值sEMG技术在临床应用中具有广泛的价值。

以下是sEMG技术在不同领域的应用示例：运动医学sEMG技术可以用于评估运动员的运动能力和肌肉协调性。

通过记录运动过程中肌肉的sEMG信号，可以分析运动的力度、频率和协调性等指标，对运动员的训练和康复进行指导。

神经科学sEMG技术可以用于研究神经肌肉系统的功能和疾病。

通过记录肌肉的sEMG信号，可以评估神经系统的功能状态，例如神经传导速度、神经病变程度等，为神经科学研究提供重要参考。

康复医学sEMG技术可以用于评估和指导康复训练。

通过记录患者受损肌肉的sEMG信号，可以评估其肌肉功能的恢复程度，并为康复训练提供个性化的指导和反馈。

人机交互sEMG技术可以用于人机交互界面的设计和控制。

通过记录用户的sEMG信号，可以实现基于肌肉活动的人机交互，例如肌电控制的假肢和外骨骼等。

sEMG技术的优势和挑战sEMG技术具有以下优势：•非侵入性：sEMG技术不需要插入体内电极，对人体没有伤害。

•实时性：sEMG技术可以实时地监测和记录肌肉的电活动。

•灵敏性：sEMG信号可以捕捉到肌肉活动的微小变化，提供高分辨率的数据。