1、表面肌电图在临床应用的研究进展【摘要】表面肌电图(surface electromyography, sEMG)是一种通过表面电极记录肌肉运动单位的电活动信号，并对其进行定量观察分析的检查方法。作为一种客观定量的评估方法，表面肌电图在医疗、体育、人机工程学、工伤评定等领域都得到了广泛的应用。本文主要对近年来表面肌电在上述领域的应用进行综述。【关键词】表面肌电图，医疗，体育，人机工程学表面肌电信号是指神经肌肉系统在完成各种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、记录和显示所获得的一维电压时间序列信号。表面电极可直接置于皮肤表面，使用方便，可用于测试较大范围的肌电信号，并且提供
2、了安全、简便、无创、无痛的客观指标。目前，表面肌电评测技术已经在临床疾病的诊断，肌肉力量的评定，肌肉疲劳程度的判断和假肢的控制等方面得到了广泛的应用。本文主要对近年来表面肌电技术在上述方面的应用做一个综述。1. 表面肌电技术在医疗领域的应用表面肌电技术作为一种定量评估的手段，目前在疾病病理特征的描述、发病机制的探索、疾病诊断和评估、治疗手段的评价和比较等诸多方面都发挥了重要的作用。下面我们将以实例详细介绍表面肌电在脑卒中、下背痛、脑瘫、颈椎疾病、盆底疾病等诸多疾病的治疗和评估中发挥的作用。1.1 表面肌电技术在脑卒中治疗中的应用脑卒中患者由于中枢神经系统受损，反射性交感神经营养不良、神经血管萎
3、缩等原因常引起足下垂的并发症 1。这与中枢神经系统受损后脊髓水平牵张反射亢进有关，在下肢表现为伸肌痉挛，即表现为踝跖屈内翻的偏瘫痉挛模式。足下垂的出现，可使患肢残存的运动功能或已恢复的运动功能再次丧失，严重影响下肢运动功能的恢复 2。近年来，国内外已有较多在脑卒中偏瘫患者中应用sEMG 技术的研究。2011年杨唐柱等人 3通过采集和分析15例正常人（正常组）和10例偏瘫患者（偏瘫组）在执行抬臂、梳头、喝水、摸对侧肩、摸后口袋这5项日常生活活动时的上肢相关肌肉表面肌电信号，发现正常组和偏瘫组上肢的相关肌肉的均方根值比值有统计学差异，从而证明了偏瘫患者可采用与正常人不同的肌肉收缩策略来完成日常生活
4、活动。2012年徐嘉和谢利 4在研究病人痉挛发生的神经肌肉生理机制时，利用表面肌电图记录和分析了17 例卒中病人偏瘫侧下肢股直肌的表面肌电信号参数值，包括均方根值、积分肌电值和中位频率，并将它们与常规的徒手肌力检查等级和Ashworth 指数的相关性进行比较，结果发现Ashworth 指数股直肌静息状态下的RMS Mean 呈正相关，从而证明了卒中病人的痉挛发生与外周肌肉状态有一定的关联,可用表面肌电图定量分析卒中病人痉挛的程度。此外，表面肌电技术还被证实可与等速测试联合应用作为评定肌痉挛的量化指标 5，在评定治疗效果方面发挥了重要作用。1.2 表面肌电技术在下腰痛治疗中的应用随着城市中生活节
5、奏的加快和生活工作习惯的改变，下腰痛的发病率逐渐增高，涉及人群范围越来越广，已成为影响当代人身体健康、工作能力和生活质量的重要疾病。基础研究发现，下腰痛在一定程度上与慢性腰部肌肉疲劳和收缩能力下降有着互为因果的关。临床治疗早已发现推拿手法能够通过松解腰部肌群，减轻患者临床症状。2012年房敏6等人应用等速测试系统和表面肌电图仪深入研究了手法治疗腰突症的干预机制。结果发现改善腰突症患者腰背伸肌群收缩力量、做功效率，改善腰部屈、伸肌的协调性，提高腰背伸肌群的放电频率，缓解腰部肌群的疲劳程度，改善腰突症患者腰背伸肌群失衡状态，从而有利于恢复腰突症患者腰背伸肌的生物力学特性，可能是手法治疗腰突症干预机
6、制之一。与上述实验方法类似，表面肌电技术也被应用于评价桥式运动用于治疗腰椎间盘突出的疗效 7，结果发现腰椎间盘突出症患者痛侧腰肌肌肉收缩力较健侧弱，且较健侧易于疲劳；桥式运动作为腰肌训练体操平缓、有效。1.3 表面肌电技术在脑瘫治疗中的应用脑性瘫痪是出生前,出生时及生后脑发育早期各种原因引起的非进行性脑损伤和发育缺陷所导致的综合征,主要表现为中枢性运动障碍及姿势异常。多伴有智力低下、视听障碍、行为异常等并发损害。利用表面肌电技术可以实现对脑瘫患儿的肌力肌张力的评估、平衡功能判定和步态分析等。在对痉挛型偏瘫脑性瘫痪患儿的表面肌电特征进行研究时，许晶莉和潘速跃 8采用患、健侧自身对照的试验方法探讨
7、了痉挛型偏瘫脑性瘫痪(脑瘫) 患儿肱二头肌、股四头肌在最大自主等长收缩过程中的表面肌电图的变化特征。结果发现在最大自主等长收缩过程中，痉挛型偏瘫脑瘫患儿健侧肱二头肌、股四头肌平均功率频率值均明显大于患侧，健、患侧肱二头肌、股四头肌的中位频率无统计学差异。并且患儿健侧功率谱sEMG 信号明显强于患侧。从而证明了痉挛型偏瘫脑瘫患儿肱二头肌、股四头肌存在表面肌电信号异常，提示表面肌电仪对神经肌肉系统功能状态的评价具有实用价值。在应用表面肌电进行脑瘫治疗的疗效评价时，许晶莉和李林9应用表面肌电图对20例痉挛型双瘫患儿功能性电刺激前后的肌电活动进行分析，结果发现治疗后患儿功能位测试肱二头肌、股四头肌的肌
8、电积分降低, 而自主收缩测试的肌电积分升高。从而得出结论：经电刺激治疗可使患儿肌张力降低, 肌力增强。并且表面肌电设备可以作为电刺激治疗痉挛型双瘫患儿的疗效客观评估方法。除此以外，表面肌电技术近年来还被证明在评估痉挛偏瘫型脑瘫患儿肌张力方面具有实用价值 10，与常规脑瘫评估方式-改良Ashworth 量表(MAS) 的评定结果一致。 1.4 表面肌电技术在盆底疾病治疗中的应用盆底疾病不仅是肛肠科、泌尿外科、妇产科的常见疾病，在脑卒中、脊髓损伤等疾病中也常伴随着盆底功能的障碍，表现为便秘、尿失禁、大便失禁等症状。Glazer盆底表面肌电评估方案作为一种非侵人性、便捷、实时的检测方法，有助于定量地
9、评估盆底功能障碍患者盆底肌的变化。2012年著名的盆底研究专家丁曙晴和丁义江等人 11采用Glazer盆底表面肌电评估方案采集了正常人和盆底失弛缓综合征患者的表面肌电值,分析比较了肌电波幅、变异系数和不同收缩状态下的肌电波幅、变异系数、收缩反应时间及中值频率。结果发现与正常人群相比, 盆底失弛缓患者的盆底表面肌电值存在明显差异，这些表面肌电的数值为临床诊断和治疗盆底相关疾病提供了参考依据。在对不同损伤程度的脊髓损伤患者的肛门括约肌进行Glazer盆底肌表面肌电评估时也发现：脊髓损伤患者在快速收缩、持续10秒收缩、持续60秒收缩阶段肛门括约肌的表面肌电检测值明显低于正常，这对患者进一步选择康复训
10、练项目具有指导意义 12。2. 表面肌电技术在体育领域的应用表面肌电技术作为重要的评估手段不仅在上述的医疗科研领域发挥了重要的作用，在体育领域也得到了广泛的应用，例如在运动中肌肉活动的力学特征分析、疲劳程度分析、反应时和协调性分析中都发挥了重要作用，这些研究对于运动员提高运动成绩，避免运动损伤和伤后康复等都具有实际指导意义。吴瑛等人 13在研究我国优秀男子拳击运动员后手直拳出拳击打环节相关肌群的表面肌电特征时，利用表面肌电和三维红外高速摄像系统同步测试方法，采集并分析了6名高水平男子拳击运动员后手直拳出拳击打环节表面肌电和运动学的相关数据，结果发现拳击后直拳出拳击打环节所选肌肉活动呈现从下肢向
11、上肢激活的次序性。击打过程中三角肌前束、肱二头肌和肱三头肌肉在相应时间位置上出现的预激活和共收缩现象可能是反映运动员技术水平和特点的指标。在肌肉做功百分比和平均振幅方面，三角肌前束、肱三头肌和股二头肌在动作过程中表现出相对重要的地位。上肢相关肌群的活动次序与肩关节、上臂环节质心和拳心速度变化的时序性有着合理的解剖学相关，是产生上肢开放链鞭打动作的根本原因。在2008年北京奥运会前夕，我国国家射箭队运用表面肌电遥测系统对国家队运动员的技术动作进行了测试和评估 14，分析了射箭动作的不同阶段肌肉的用力特点和肌肉激活顺序，结果发现了运动员技术动作各自的不足，并指导了进一步的训练安排。这为2008年奥
12、运会中国国家射箭队的运动元取得一金一银一铜的好成绩打下了坚实的基础。同样是利用表面肌电技术，印度枪神阿比尼夫宾德拉在北京奥运会的男子10米气步枪比赛中获得了金牌。AC米兰俱乐部的运动科学家使用表面肌电针对运动员进行肌肉疲劳、运作分析及生理、心理参数的监测和训练，使运动员达到了最佳成绩，同时减少他们的运动损失达到90%。3. 表面肌电技术在人机工程学领域的应用表面肌电技术除了在医疗、体育等基础科研领域应用广泛，在实际应用领域也有巨大的潜力，在假肢控制方面、截肢伤残人士专用的鼠标的开发、智能轮椅的工艺研究和康复机器人的改进方面都发挥着作用，相信在表面肌电技术的帮助下，更多操作简便、实用性好的设备将
13、为患者解除痛苦和的带来方便和舒适的生活。4. 结语作为一种安全、简单、无创的肌肉功能检测手段，表面肌电图在日常生活的诸多领域都得到了广泛的应用。总体来说，总体来说对于疾病的机制探索、诊断鉴别、肌肉运动功能评估和和药物及康复疗效评定等各个方面都有良好的效果，但是由于均未取得确定性的研究成果，不同研究结论之间尚存在一定的差异，故仍需要进一步研究验证，并且在疾病的早期诊断、疲劳分析和康复应用方面仍需进一步深入探讨。1 牛静,于学洁.急性脑血管意外患者足下垂的预防护理J.现代康复,2001,5(21):136.2 何红燕,梁定杰,董玉华.踝关节护理对脑卒中偏瘫患者下肢运动功能恢复的临床观察 J.国际护
14、理学杂志,2006,25(6):416. 3 杨唐柱,黄晓琳,熊蔡华,孙容. 偏瘫患者与正常人在五项日常生活活动中的表面肌电分析J.中国康复医学杂志.2011,26(3):236.4 徐嘉,谢利.表面肌电图对卒中病人患侧下肢肌张力评价的研究 J.中国伤残医学,2012,20(2):5.5 李雪萍，程凯，周俊，杨婷，于俊龙，陈安亮，张红飞. 表面肌电联合等速测试评定肌痉挛的临床研究J.中国现代医学杂志 .2010,20(4):605.6 周楠，房敏，朱清广，沈国权，姜淑云，程英武，刘鲲鹏. 推拿手法治疗腰椎间盘突出症腰背伸肌群生物力学特性评价研究J.中华中医药杂志. 2012,27(3):562
15、.7 王康玲,王楚,温晓利,李丹. 腰椎间盘突出症患者行桥式运动时腰肌表面肌电图的变化 J. 广东医学.2011,32(22):2967.8 许晶莉，潘速跃. 痉挛型偏瘫脑性瘫痪患儿表面肌电特征 J.实用儿科临床杂志J. 2011, 26(24):1872.9 许晶莉 , 李林. 表面肌电仪对痉挛偏瘫型脑瘫患儿肌张力的分析J. 中国康复理论与实践.2008,14(3):247.10 许晶莉,范艳萍,李林. 表面肌电仪对痉挛偏瘫型脑瘫患儿肌张力的分析 J. 中国康复理论与实践.2008,14(4):364.11 薛雅红, 丁曙晴, 丁义江, 张 勇, 曾宪东, 钱雄杰, 刘 峰, 王 静. 盆底失弛缓综合征患者盆底表面肌电的改变及临床意义J. 世界华人消化杂志 .2012, 20(12): 1025.12 丛芳，李建军，周红俊，吴琼，林歆，郑樱，金龙. Glazer盆底表面肌电评估方案在脊髓损伤患者中的应用J.中华物理医学与康复杂志 .2012,34(3)：201.13 吴瑛，刘海瑞，张庆文，伍勰. 我国优秀男子拳击运动员后手直拳击打环节相关肌群的EMG特征及其运动学分析 J. 中国体育科技.2012,48(2):57.14 张秀丽，刘卉，刘学贞. 国家队射箭运动员动作技术的肌电特性 J. 中国体育科技. 2007,43(6):71.
