肌电控制原理及应用 简析

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1、肌电控制肌电控制肌电控制肌电控制 肌电肌电 骨骼肌兴奋时 由于肌纤维动作骨骼肌兴奋时 由于肌纤维动作 电位的产生 传导和扩布 而发生电位变化电位的产生 传导和扩布 而发生电位变化 称为肌电 称为肌电 肌电图肌电图 用适当的方法将骨骼肌兴奋时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 发生的电位变化引导 记录所得到的图形 称为肌电图称为肌电图 electromyogramelectromyogramelectromyogramelectromyogram EMG EMG EMG EMG 1 1 肌电与肌电图肌电与肌电图 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

2、 1 1 骨骼肌的静息电位与动作电位骨骼肌的静息电位与动作电位骨骼肌的静息电位与动作电位骨骼肌的静息电位与动作电位 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 静息电位静息电位静息电位静息电位 正常骨骼肌纤维在静息状态下肌纤维膜内外正常骨骼肌纤维在静息状态下肌纤维膜内外正常骨骼肌纤维在静息状态下肌纤维膜内外正常骨骼肌纤维在静息状态下肌纤维膜内外 存在电位差 膜内为负 膜外为正 这一电位差存在电位差 膜内为负 膜外为正 这一电位差存在电位差 膜内为负 膜外为正 这一电位差存在电位差 膜内为负 膜外为正 这一电位差 称为静息电位 称为静息电位 称

3、为静息电位 称为静息电位 猫的骨骼肌肌纤维的静息电位为猫的骨骼肌肌纤维的静息电位为猫的骨骼肌肌纤维的静息电位为猫的骨骼肌肌纤维的静息电位为 79 5 79 5 79 5 79 5 79 5 79 5 79 5 79 5毫伏 毫伏 毫伏 毫伏 鼠的骨骼肌肌纤维的静息电位为鼠的骨骼肌肌纤维的静息电位为鼠的骨骼肌肌纤维的静息电位为鼠的骨骼肌肌纤维的静息电位为 99 8 99 8 99 8 99 8 99 8 99 8 99 8 99 8毫伏 毫伏 毫伏 毫伏 豚鼠的骨骼肌肌纤维为豚鼠的骨骼肌肌纤维为豚鼠的骨骼肌肌纤维为豚鼠的骨骼肌肌纤维为 85 5 85 5 85 5 85 5 85 5 85 5

4、85 5 85 5毫伏 毫伏 毫伏 毫伏 小白鼠的骨骼肌肌纤维为小白鼠的骨骼肌肌纤维为小白鼠的骨骼肌肌纤维为小白鼠的骨骼肌肌纤维为 61 0 61 0 61 0 61 0 61 0 61 0 61 0 61 0 88 9 88 9 88 9 88 9 88 9 88 9 88 9 88 9毫伏 毫伏 毫伏 毫伏 人类骨骼肌肌纤维为人类骨骼肌肌纤维为人类骨骼肌肌纤维为人类骨骼肌肌纤维为 65 65 65 65 65 65 65 65 87 4 87 4 87 4 87 4 87 4 87 4 87 4 87 4毫伏 毫伏 毫伏 毫伏 1 1 2 1 1 2 1 1 2 1 1 2 1 1 2 1

5、 1 2 1 1 2 1 1 2 动作电位动作电位动作电位动作电位 肌纤维兴奋时 产生的可传导的电位变化称为动作电位 肌纤维兴奋时 产生的可传导的电位变化称为动作电位 肌纤维兴奋时 产生的可传导的电位变化称为动作电位 肌纤维兴奋时 产生的可传导的电位变化称为动作电位 动作电位的幅度为动作电位的幅度为动作电位的幅度为动作电位的幅度为100100100100100100100100 120120120120120120120120毫伏毫伏毫伏毫伏 持续时间为持续时间为持续时间为持续时间为2 2 2 2 2 2 2 2 4 4 4 4 4 4 4 4毫秒 毫秒 毫秒 毫秒 细胞内记录的动作电位为单相

6、负波 波幅为 细胞内记录的动作电位为单相负波 波幅为 细胞内记录的动作电位为单相负波 波幅为 细胞内记录的动作电位为单相负波 波幅为100 120mv100 120mv100 120mv100 120mv100 120mv100 120mv100 120mv100 120mv 持续时间较长 细胞外记录的动作电位为双相波 波幅为持续时间较长 细胞外记录的动作电位为双相波 波幅为持续时间较长 细胞外记录的动作电位为双相波 波幅为持续时间较长 细胞外记录的动作电位为双相波 波幅为 1 8mv1 8mv1 8mv1 8mv1 8mv1 8mv1 8mv1 8mv 明显低于细胞内记录 明显低于细胞内记录

7、 明显低于细胞内记录 明显低于细胞内记录 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 正常的肌电活动正常的肌电活动正常的肌电活动正常的肌电活动 1 2 1 1 2 1 1 2 1 1 2 1 1 2 1 1 2 1 1 2 1 1 2 1 电静息电静息电静息电静息 正常骨骼肌完全放松时没有电活动 所描记出的肌电图正常骨骼肌完全放松时没有电活动 所描记出的肌电图 表现为一条直线 称为电静息 表现为一条直线 称为电静息 1 2 2 1 2 2 1 2 2 1 2 2 插入电位 插入电活动 插入电位 插入电活动 插入电位 插入电位 当插入电极或移动已插入肌肉的电极时 可当插入电极

8、或移动已插入肌肉的电极时 可 出现一些持续时间很短 波幅很低的电位变化 这种电位变出现一些持续时间很短 波幅很低的电位变化 这种电位变 化称为插入电位或插入电活动 化称为插入电位或插入电活动 插入电位的时限为插入电位的时限为1 3ms1 3ms1 3ms1 3ms 波幅为 波幅为100100100100 v v v v 插入电活动的 插入电活动的 持续时间较短 平均持续时间为持续时间较短 平均持续时间为300ms300ms300ms300ms 当电极停止移动后 当电极停止移动后 插入电位即消失 插入电位即消失 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3

9、1 2 3 终板电位终板电位终板电位终板电位 在终板区进行肌电记录 肌肉不受到刺激也可出现自发在终板区进行肌电记录 肌肉不受到刺激也可出现自发 电活动 这些电活动以终板噪声和终板电位的形式出现 电活动 这些电活动以终板噪声和终板电位的形式出现 终板噪声的特点是基线不稳定 出现终板噪声时 如果终板噪声的特点是基线不稳定 出现终板噪声时 如果 轻轻移动电极常可出现单个的终板电位 终板电位呈单相或轻轻移动电极常可出现单个的终板电位 终板电位呈单相或 双相 终板噪声就是来源于远距离的终板电位 双相 终板噪声就是来源于远距离的终板电位 1 2 4 1 2 4 1 2 4 1 2 4 运动单位电位运动单位

10、电位 运动单位电位的波形根据运动单位电位离开基线的次数 运动单位电位的波形根据运动单位电位离开基线的次数 可将其分为单相 双相 三相及多相波 正常肌电图的三相可将其分为单相 双相 三相及多相波 正常肌电图的三相 波占波占80 80 80 80 单相波占 单相波占15 15 15 15 多相波占 多相波占5 5 5 5 2 2 2 2 肌电的引导肌电的引导 引导肌电的电极可分为两大类 一类是针电极 另一类是 引导肌电的电极可分为两大类 一类是针电极 另一类是 表面电极 表面电极 由于记录肌电的目的不同 针电极又分为许多种 即同心 由于记录肌电的目的不同 针电极又分为许多种 即同心 针电极 双心针

11、电极 单针电极 多道针电极 针电极 双心针电极 单针电极 多道针电极 针电极的优点是 针电极的优点是 可引导运动单位甚至单个肌纤维的电位变化 可引导运动单位甚至单个肌纤维的电位变化 能研究肌肉内深部某一束肌纤维的功能 能研究肌肉内深部某一束肌纤维的功能 不足是 不足是 所测试的区域小 不能反应整块肌肉的机能状态 所测试的区域小 不能反应整块肌肉的机能状态 会造成一定程度的损伤 并会产生疼痛 会造成一定程度的损伤 并会产生疼痛 不适合测量运动时的肌电变化 不适合测量运动时的肌电变化 表面电极表面电极 一般的表面电极是由两片 一般的表面电极是由两片Ag Ag Ag Ag AgCLAgCLAgCLA

12、gCL金属片组成的 测试金属片组成的 测试 时一般将电极置于肌腹处或肌肉运动点处时一般将电极置于肌腹处或肌肉运动点处 将电极沿肌纤维 将电极沿肌纤维 的走行方向平行放置 两电极间隔的走行方向平行放置 两电极间隔2 32 32 32 3厘米 进行双极引导 厘米 进行双极引导 表面电极的优点是 表面电极的优点是 方便易行 不会造成损伤 容易被受试者接受 方便易行 不会造成损伤 容易被受试者接受 用表面电极所测到的肌电变化可反应整块肌肉的机能用表面电极所测到的肌电变化可反应整块肌肉的机能 状态 状态 适用于测量运动时的肌电变化 因此用表面电极来测适用于测量运动时的肌电变化 因此用表面电极来测 量肌电

13、的方法被广泛应用于体育科学研究中 量肌电的方法被广泛应用于体育科学研究中 不足是 不足是 引导出的肌电是许多运动单位电位的综合电位 波形引导出的肌电是许多运动单位电位的综合电位 波形 复杂 不便分析 复杂 不便分析 不能较细致地反映肌肉内部某部位或某一运动单位的不能较细致地反映肌肉内部某部位或某一运动单位的 肌电变化情况 肌电变化情况 由于皮肤的电阻较大 用表面电极所记录到的肌电会由于皮肤的电阻较大 用表面电极所记录到的肌电会 有所减弱 有所减弱 3 3 3 3肌电的处理与分析肌电的处理与分析 生物电的处理与分析 生物电的处理与分析 生物电主要是指肌电 心电和脑电等生物电信号 另外压生物电主要

14、是指肌电 心电和脑电等生物电信号 另外压 力 力量 关节角度变化等指标可通过传感器转变为电信号 力 力量 关节角度变化等指标可通过传感器转变为电信号 然后应用计算机进行测试分析 然后应用计算机进行测试分析 各种生物电之间的主要差别是频率 幅度和波形 如果能各种生物电之间的主要差别是频率 幅度和波形 如果能 控制数据采样的频率 可实现多种生物电信号共用一个模数转控制数据采样的频率 可实现多种生物电信号共用一个模数转 换通道 再通过不同的数据处理与分析模块的组合 就能实现换通道 再通过不同的数据处理与分析模块的组合 就能实现 应用计算机对生物电信号进行测试分析 分析不同的生物电信应用计算机对生物电

15、信号进行测试分析 分析不同的生物电信 号及相关信号 如压力 肌力 关节角度等 号及相关信号 如压力 肌力 关节角度等 生 物 医 学 信 号 的 特 征 生 物 医 学 信 号 的 特 征 初级信号的名称幅度范围频率范围 心电 ECG 0 01 5mV0 05 100Hz 脑电 EEG 2 200 V0 1 100Hz 肌电 EMG 0 1 5mVDC 10kHz 眼震电 ENC 0 05 3 5mVDC 50Hz 视网膜电ERG 0 001 1mV0 1 200Hz 胃电EGG 0 01 1mVDC 1Hz 皮肤电反射 GSR 0 01 3mV0 01 1Hz 心音 PCG 0 005 2k

16、Hz 脉搏波 0 1 60Hz 心冲击图 BCG 0 7mVDC 40Hz 心阻抗15 500 DC 60Hz 呼吸率 0 1 10Hz 肌肉等张收缩 DC 10Hz 血液容积记图 DC 30Hz 体温32 40 DC 0 1Hz 3 1 3 1 3 1 3 1 生物电测试分析的仪器设备生物电测试分析的仪器设备 1 1 1 1 传感器传感器 肌电电极 测肌电 肌电电极 测肌电 心电电极 测心电 心电电极 测心电 脑电电极 测脑电 脑电电极 测脑电 拉力传感器 测力量 拉力传感器 测力量 压力传感器 测压力 如血压 压力传感器 测压力 如血压 关节角度测定仪 测关节角度变化 关节角度测定仪 测关节角度变化 2 2 2 2 生物电放大器生物电放大器 通用生物电放大器 肌电 心电 脑电等 通用生物电放大器 肌电 心电 脑电等 专用生物电信号放大器 肌电放大器 心电放大器 脑电放大器 专用生物电信号放大器 肌电放大器 心电放大器 脑电放大器 3 3 3 3 模数转换卡 模数转换卡 A D A D A D A D卡 卡 通常技术指标有通常技术指标有 分辨率 分辨率 最高采样频率 最高采样频率 模