表面肌电图(SEMG)临床应用新进展课件.ppt
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- 表面 肌电图 SEMG 临床 应用 进展 课件
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1、表面肌电图表面肌电图(SEMG)(SEMG)临床应用新进展临床应用新进展一、一、SEMGSEMG基本知识介绍基本知识介绍肌电图诊断技术肌电图诊断技术肌电图肌电图(electromyography,EMG),应用电子学仪器记录肌肉静止或收缩时的电活动,及应用电刺激检查神经、肌肉兴奋及传导功能的方。表面肌电图表面肌电图(surface electromyography,sEMG),又称动态肌电图(dynamic electromyography,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。p 表面表面肌电图的肌电图的特点特点 无创、实时、客观无创、实时、客观 信
2、号受多因素影响,分析指标多样信号受多因素影响,分析指标多样 一定程度反映肌肉疲劳、肌力、肌一定程度反映肌肉疲劳、肌力、肌肉收缩协调性等特征肉收缩协调性等特征表面肌电图常用指标表面肌电图常用指标p 时域指标时域指标 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 反映运动单位募集数量的变化,其值与肌肉收缩力有关 平均肌电值(average electromyogram,AEMG)积分肌电值(integrated electromyogram,iEMG)均方根值(root mean square,RMS)p 频域指标频域指标 通过对原始数据做FFT变换,据功率谱密度确定表面肌电信号中不同
3、频段信号分布情况,随肌肉运动至疲劳出现肌电频谱左移,频率下降 中位频率值(median frequency,MF)平均功率值(mean power frequency,MPF)表面肌电图常用指标表面肌电图常用指标p 协调性指标协调性指标 反映肌肉运动时拮抗肌和主动肌的协调程度 屈曲放松比(Flexion-relaxation Ratio,FRR)屈曲伸直比(Flexion-extension Ratio,FER)协调收缩率(co-contraction ratio)p 其它指标其它指标 触发时间(onset time)触发顺序(onset order)非线性指标表面肌电图能够探测的肌肉表面肌电
4、图能够探测的肌肉表面肌电图的应用范围表面肌电图的应用范围临床医学领域临床医学领域(骨关节损伤、外科手术、神经功能、步态分析、人体姿势分析)康复医学领域康复医学领域(骨与关节损伤康复、神经疾病康复、物理治疗方法研究、主动运动方法)运动医学领域运动医学领域(生物反馈、运动分析、肌肉训练分析、运动损伤康复)人体工程领域人体工程领域(人体工程需求分析、风险预防、产品设计和研究)二、二、SEMGSEMG临床应用进展临床应用进展SEMGSEMG技术的临床应用技术的临床应用p 肌纤维评估肌纤维评估 肌肉抗阻负荷过程中,MPF变化特征与I型纤维比例呈负相关,而与II型纤维比例呈正相关,由此我们可以根据肌电值的
5、大小由此我们可以根据肌电值的大小及变化情况来预测肌纤维的类型及变化情况来预测肌纤维的类型及比例大小及比例大小。慢性腰痛患者的腰部多裂肌II型肌纤维萎缩,I型肌纤维比例相对增大。离心收缩对于肌纤维的力量和神经传导速度的影响要大于向心收缩。p 肌肉力量和疲劳性评估肌肉力量和疲劳性评估 等长收缩时,表面肌电图等长收缩时,表面肌电图AEMGAEMG值一定程度上与肌肉力量呈值一定程度上与肌肉力量呈正相关,随着肌肉疲劳的发生发正相关,随着肌肉疲劳的发生发展,表面肌电展,表面肌电MFMF值、值、MPFMPF值呈下值呈下降趋势。降趋势。肌肉力量大小和健患侧肌肉力量肌肉力量大小和健患侧肌肉力量不平衡性的评估不平
6、衡性的评估 肌肉耐疲劳的不平衡性评估和肌肌肉耐疲劳的不平衡性评估和肌电疲劳阈的评估电疲劳阈的评估p 肌肉协调性评估肌肉协调性评估 身体突然失稳时,正常人提供腰椎节身体突然失稳时,正常人提供腰椎节段性稳定的多裂肌存在提前激活,而段性稳定的多裂肌存在提前激活,而在下腰痛患者中激活时间延迟,提示在下腰痛患者中激活时间延迟,提示腰痛患者腰椎稳定性下降腰痛患者腰椎稳定性下降 习惯性踝关节扭伤患者突然失稳时,习惯性踝关节扭伤患者突然失稳时,腓骨长短肌的激活时间较正常人延迟腓骨长短肌的激活时间较正常人延迟,弹性的肌贴和稳定鞋佩戴等措施可,弹性的肌贴和稳定鞋佩戴等措施可以减少扭伤的发生率以减少扭伤的发生率11
7、,进一步改善,进一步改善踝关节周围肌群的稳定性踝关节周围肌群的稳定性22。【1 1】TrTrgougout P1,Merland F,Horodyski MB.A comparison of the effects of ankle taping styles on biomechanics during ankle inversionJ.t P1,Merland F,Horodyski MB.A comparison of the effects of ankle taping styles on biomechanics during ankle inversionJ.Ann Phys R
8、ehabil Med.2013,56(2):113-122Ann Phys Rehabil Med.2013,56(2):113-122【2 2】Branthwaite H1,Chockalingam N,Pandyan A,et al.Evaluation of lower limb lectromyographic activity when using unstable shoes for Branthwaite H1,Chockalingam N,Pandyan A,et al.Evaluation of lower limb lectromyographic activity whe
9、n using unstable shoes for the first time:a pilot quasi control trialJ.Prosthet Orthot Int,2013,37(4):275-281the first time:a pilot quasi control trialJ.Prosthet Orthot Int,2013,37(4):275-281p 肌肉协调性评估肌肉协调性评估 脑卒中伸肘时拮抗肌激活程度大于脑卒中伸肘时拮抗肌激活程度大于屈肘时拮抗肌激活程度相对较小,屈肘时拮抗肌激活程度相对较小,提示脑卒中患者治疗中应以强化伸提示脑卒中患者治疗中应以强化伸肌的
10、训练为主肌的训练为主 下肢步态僵硬的脑卒中患者在股直下肢步态僵硬的脑卒中患者在股直肌注射肉毒毒素治疗后肌注射肉毒毒素治疗后4 4周,患者的周,患者的下肢股四头肌和股二头肌的协同收下肢股四头肌和股二头肌的协同收缩率明显降低,步态分析较治疗前缩率明显降低,步态分析较治疗前明显改善明显改善 训练有素的运动员肌肉放电整齐,训练有素的运动员肌肉放电整齐,并且有一定的规律性,而而协调性并且有一定的规律性,而而协调性差的人做相同动作时会出现多余的差的人做相同动作时会出现多余的其它肌肉放电现象其它肌肉放电现象p 屈曲放松现象评估屈曲放松现象评估 屈曲放松现象是躯干在完全屈曲屈曲放松现象是躯干在完全屈曲过程中观
11、察到的腰椎过程中观察到的腰椎/颈椎椎旁肌颈椎椎旁肌肌电活动静止的一种正常现象,肌电活动静止的一种正常现象,超过超过88%88%正常人有屈曲放松现象正常人有屈曲放松现象11 经治疗疼痛缓解后仍然存在腰部经治疗疼痛缓解后仍然存在腰部屈曲放松现象异常,可以作为预屈曲放松现象异常,可以作为预测腰痛复发可能性大小的因子测腰痛复发可能性大小的因子 至少有至少有85%85%正常人存在颈椎屈曲放正常人存在颈椎屈曲放松现象松现象22,亚临床颈椎病患者的,亚临床颈椎病患者的屈曲放松现象也异常,可以作为屈曲放松现象也异常,可以作为颈椎病发病的预测因子颈椎病发病的预测因子【1 1】Brede E,Neblett R,
12、Mayer T,et al.The Effect of Lumbar Surgery on the Flexion-Relaxation Phenomenon and its Responsiveness to Brede E,Neblett R,Mayer T,et al.The Effect of Lumbar Surgery on the Flexion-Relaxation Phenomenon and its Responsiveness to Interdisciplinary Functional RestorationJ.The Spine Journal,2011,11(10
13、):S89-S90Interdisciplinary Functional RestorationJ.The Spine Journal,2011,11(10):S89-S90【2 2】Maroufi N,Ahmadi A,Khatir S R M.A comparative investigation of flexion relaxation phenomenon in healthy and chronic neck pain Maroufi N,Ahmadi A,Khatir S R M.A comparative investigation of flexion relaxation
14、 phenomenon in healthy and chronic neck pain subjectsJ.European Spine Journal,2013,22(1):162-168.subjectsJ.European Spine Journal,2013,22(1):162-168.上半图:上半图:正常人的屈曲放松现象正常人的屈曲放松现象下半图:下半图:下腰痛患者的屈曲放松现象下腰痛患者的屈曲放松现象屈曲放松现象可以区别正常人和下腰屈曲放松现象可以区别正常人和下腰痛患者痛患者下腰痛缓解患者大多仍存在屈曲放松下腰痛缓解患者大多仍存在屈曲放松现象缺失及肌肉激活顺序异常现象缺失及肌肉激
15、活顺序异常p 视觉反馈视觉反馈 实时地记录肌肉静止或活动状态实时地记录肌肉静止或活动状态下的肌电信号,并且通过电脑屏下的肌电信号,并且通过电脑屏幕提供视觉反馈幕提供视觉反馈 放松训练时,通过电脑屏幕上的放松训练时,通过电脑屏幕上的反馈时,知道自己哪块肌肉没有反馈时,知道自己哪块肌肉没有放松,哪块肌肉已经放松,从而放松,哪块肌肉已经放松,从而有效的做出调整有效的做出调整 据此对患者或运动员进行自我指据此对患者或运动员进行自我指导和训练,避免其他无关肌肉的导和训练,避免其他无关肌肉的激活,训练动作的协调性和准确激活,训练动作的协调性和准确性性p 痉挛的评估痉挛的评估 改良改良AshworthAsh
16、worth分级,半定量评估分级,半定量评估 表面肌电图提供客观量化的评估表面肌电图提供客观量化的评估(在(在CPMCPM机上做等速运动时记录机上做等速运动时记录到的积分肌电值与痉挛的程度呈到的积分肌电值与痉挛的程度呈正相关)正相关)p 吞咽障碍的评估吞咽障碍的评估 口腔期:口轮匝肌、咬肌参与;口腔期:口轮匝肌、咬肌参与;咽喉期:舌肌、咽喉肌参与;咽喉期:舌肌、咽喉肌参与;食道期食道期 不同的体位,不同食物状态,不不同的体位,不同食物状态,不同的食具同的食具使用时肌电活动存在差使用时肌电活动存在差异异p 脊柱侧弯脊柱侧弯 长期姿势不良或遗传性基本等因素引起,分C型和S型p 表面肌电评估表面肌电评
17、估 评估肌肉:顶椎旁竖脊肌、终椎旁竖脊肌、凸侧凹侧竖脊肌 结果:1.患者脊柱旁顶椎区椎旁肌耐力较差,容易疲劳 2.凸侧与凹侧的肌电值比值可以作为评估疗效的指标p 面神经麻痹面神经麻痹 表现为面部表情肌瘫痪 评估肌肉:口轮匝肌、眼轮匝肌 瘫痪侧肌肉肌电值明显下降,研究发现周围性面神经炎患者一周内肌电值患侧/健侧0.45者预后较好1【1 1】刘立安】刘立安,孙湖孙湖,朱云红朱云红.表面肌电图检测在评价周围性面瘫预后中的应用表面肌电图检测在评价周围性面瘫预后中的应用 J.J.中国康复医学杂志中国康复医学杂志,2012,27(10).,2012,27(10).p 脑卒中脑卒中 运动协调性(拮抗效应)定
18、量分析-协同收缩率 静息状态肌张力评价 局部肌肉力量与局部肌肉抗疲劳评价 结合步态分析评价动态情况下肌肉激活情况胫骨前胫骨前肌肌腓肠肌腓肠肌胫骨前胫骨前肌肌腓肠肌腓肠肌常人常人卒中患卒中患者者p 脑瘫患者的评估脑瘫患者的评估 平衡功能是指人体在维持身体直立姿势的能力,是脑瘫患儿最重要的粗大运动功能之一 目前,粗大运动评价量表(Gross Motor Function Measure,GMFM)被广泛用于评价脑瘫患儿的粗大运动功能及判断治疗前、后的疗效,但仅可半定量的反映相应肌肉的功能状态。竖脊肌在躯干的抗重力伸展运动中是重要的主动肌,用sEMG检测腰背部竖脊肌的肌电信号可量化评价患者脊柱功能状
19、态。p 帕金森的评估帕金森的评估 帕金森病患者和正常对照者进行全皮层脑磁图(magnetoencephalography,MEG)和前臂伸肌的sEMG 测试1,发现帕金森病患者服药前在1530 Hz 和3560 Hz 频率范围内前臂伸肌sEMG 信号和大脑初级运动皮层手部功能区附近MEG 信号的相关性较正常对照组下降,其中3例患者MEG-sEMG相关性与正常对照组相比在512 Hz 范围内显著增加 提示帕金森患者初级运动皮层输出同步化频率在10 Hz附近时运动单位募集能力受损,而当同步化频率在15-30 Hz和35-60 Hz 时,运动单位募集能力增强【1 1】Salenius S,Avika
20、inen S,Kaakkola S,et al.Defective cortical drive to muscle in Parkinsons disease and its improvement with Salenius S,Avikainen S,Kaakkola S,et al.Defective cortical drive to muscle in Parkinsons disease and its improvement with levodopa J.Brain,2002,125(3):491-500.levodopa J.Brain,2002,125(3):491-50
21、0.p 帕金森的鉴别诊断应用帕金森的鉴别诊断应用 目前sEMG技术在帕金森病鉴别诊断方面的应用较少,但评估较重要。帕金森病在临床表现上与多系统萎缩(MSA)、进行性核上性麻痹、血管性帕金森样综合征非常相似,常常很难鉴别 肛门括约肌针肌电图用于鉴别帕金森与MSA患者:MSA患者的MUP平均时限更长和卫星电位出现率较大 有学者对18 例MSA患者和21 例帕金森病患者进行了sEMG研究,发现尽管两组在UPDRS(第部分)评分上没有差异,但通过sEMG分析,MSA患者与帕金森病患者相比在1017 Hz 频带(针对上肢肌肉)和714 Hz 频带(针对下肢肌肉)的主峰值更大,提示sEMG 对于帕金森病和
22、MSA 的鉴别具有一定价值1。【1 1】Levin OS,Khutorskaia OE,Amosova NA,et al.Clinical and electromyographical analysis of peculiarities of parkinsonian syndrome in Levin OS,Khutorskaia OE,Amosova NA,et al.Clinical and electromyographical analysis of peculiarities of parkinsonian syndrome in multiple system atrophy
23、and Parkinsons disease J.Zh Nevrol Psikhiatr Im S S Korsakova,2003,103(11):4-9.multiple system atrophy and Parkinsons disease J.Zh Nevrol Psikhiatr Im S S Korsakova,2003,103(11):4-9.p 帕金森的评估帕金森的评估 行走障碍是帕金森病患者的主要运动功能障碍之一,明确帕金森病步态异常的原因和下肢肌肉激活模式的异常,对于有针对性地制定个体化康复方案,改善其步态,提高行走能力和生活质量具有重要意义。帕金森病患者步态异常的主要
24、特征是:启动困难、速度慢、站立期延长、跨步长缩短、慌张步态、冻结现象 Caliandro 等通过对帕金森病患者行走时胫前肌和腓肠肌的sEMG 研究发现,未服药的帕金森病患者在摆动相后期至站立相早期胫前肌的肌电活动减弱或消失,而服药后其胫前肌肌电活动可较服药前改善1 类似的研究显示,丘脑底核的刺激可以改善帕金森病患者站立相早期的胫前肌肌电活动2【1 1】Caliandro P,Ferrarin M,Cioni M,et al.Levodopa effect on electromyographic activation patterns of tibialis anterior muscle d
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