□ 李望達(dá)（無錫太湖學(xué)院 江蘇 無錫 214000）

1 、表面肌電的含義

肌肉收縮時，會產(chǎn)生動作電位，用電極將這種電位從人體皮膚表面導(dǎo)出并記錄，得到的數(shù)據(jù)就是表面肌電。一定程度上它可以清晰地反映出肌肉的活動狀態(tài)。對于神經(jīng)肌肉疾病診斷、肌肉功能評價以及運動訓(xùn)練中的疲勞測定、動作技術(shù)合理性分析、肌纖維類型和無氧功能的測定等方面均有重要的應(yīng)用價值。

2 、表面肌電信號的特點

肌電信號十分微弱,外加肌肉組織對肌電的衰減作用,使皮膚表面記錄的肌電信號更為微弱。因此測量儀器靈敏度要高，儀器越靈敏,對細(xì)微的干擾就越敏感。。表面肌電信號振幅范圍在0-6mV，它的工作頻率一般為50Hz。另外，隨機性強、易受千擾也是其特點。如先天遺傳、生理變化、環(huán)境的溫度和濕度和外界剌激等因素都能造成肌電信號不穩(wěn)，從而影響實驗效果。此外,由于有時測量的肌群較多，測量的肌肉面積較大，因此電極的安放位置也會影響到表面肌電信號的采集。所以影響因素的隨機性直接導(dǎo)致了表面肌電信號也是具備隨機性的。

3 、表面肌電信號的采集

肌電測量儀一般有三個電極,其中兩個電極置于動作電位能被測量和放大的部位,第三個電極接地。肌電圖常用的電極有表面電極(即皮膚電極)、針電極（需刺入肌肉內(nèi)部測量）。目前肌電測量電極基本由不銹鋼、白金、銀、鎳、鉻等材料的合金制成。由于運動時肌肉得收縮,所以無創(chuàng)傷的的表面肌電更加受到青睞。在貼表面電極前先要清理測量部位的體毛,再用酒精和砂紙將皮膚表面清理干凈,再在皮膚表面涂上導(dǎo)電膏，導(dǎo)電膏可以減少皮膚電阻，同時電極要牢牢固定，以減少電極移動對肌電圖信號采集產(chǎn)生影響。在采集表面肌電圖時，電極一般貼在靠近肌腹中心，這樣才能從梭形肌接收到最強電信號。但也有專家認(rèn)為應(yīng)該將電極貼在肌肉收縮的幾何中心，電極間相距2-3cm，沿著肌纖維的縱軸方向，接地線接在運動時相對穩(wěn)定的地方,這樣就能測量到最穩(wěn)定的肌電信號。

4 、表面肌電信號參數(shù)及其分析

4.1 、時域分析

積分肌電(IEMG)：是指肌肉中參與活動的運動單位在一定時間內(nèi)的放電總量，也能反映每一個運動單位的放電量的大?。痪礁穹?RMS)：可以反映在某一個時段內(nèi)肌肉放電的平均水平；時程：代表肌肉運動時放電時間的長短。時序:人體開始運動時，各部分肌肉開始工作的先后順序，可以評價運動時肌肉的發(fā)力順序；最大值：肌肉活動時最大放電能力。

目前在時域參數(shù)中，IEMG是被用的最多的一個指標(biāo)。如Edwards讓受試者進(jìn)行等長收縮至力竭，發(fā)現(xiàn)屈指肌疲勞前后的IEMG與其張力始終呈線性關(guān)系，只是肌肉疲勞后直線傾角比疲勞前大。他認(rèn)為肌運動單位不斷募集造成了IEMG隨張力增大而增大。之所以疲勞時IEMG張力直線傾角增加，他認(rèn)為肌肉疲勞時收縮力量下降，因此需要動員更多的運動單位參與活動來彌補肌收縮力量的不足。郭慶芳等其他學(xué)者報道過相對于運動疲勞前，肌肉疲勞時表面肌電圖的IEMG和RMS顯著增大。Taylor讓運動員以不同強度蹬功率自行車，發(fā)現(xiàn)IEMG與運動強度成線性關(guān)系。Crenshaw讓受試者分別以25%和70%最大收縮強度運動至力竭，發(fā)現(xiàn) IEMG隨時間增加而增加，且以25%強度運動時增加更明顯。Tamaki在屈伸踝關(guān)節(jié)實驗中發(fā)現(xiàn)受試者腓腸肌的IEMG隨角速度增加而增加，但是比目魚肌的積分肌電值卻下降了，他認(rèn)為這是因為速度的變化使肌肉選擇性地動員運動單位造成的。Loscher讓受試者以30%MVC運動至力竭，發(fā)現(xiàn)比目魚肌的RMS隨時間呈線性增加，但腓腸肌的RMS與時間并沒有呈線性關(guān)系。

根據(jù)根據(jù)以上研究結(jié)果得出，運動時肌肉的積分肌電值和均方根振幅隨運動時間延長而增加。二者與時間是否呈線性關(guān)系，并沒有準(zhǔn)確的結(jié)論。原因有以下幾種：（1）測試環(huán)境不同，如風(fēng)速，溫度與濕度等都會對受試者產(chǎn)生影響；（2）儀器設(shè)備質(zhì)量水平不同；（3）運動項目、強度、持續(xù)時間不同。甚至運動姿勢不同也會對實驗結(jié)果產(chǎn)生影響。如威爾發(fā)現(xiàn)膝關(guān)節(jié)處于不同的角度運動時，積分肌電值上升的斜率不同；（4）受試者個體的身體素質(zhì)以及訓(xùn)練水平不同。

4.2 、頻域分析

常用指標(biāo)有平均功率頻率(MPF)、中心頻率(CF)和頻譜中值頻率(MF)。中心頻率是最常用的指標(biāo)。Petroy等研究指出，肌肉從開始工作至疲勞時其肌電功率頻譜由高向低轉(zhuǎn)變,當(dāng)肌肉疲勞停止工作時,中心頻率都達(dá)到同一個終值。李濤等研究發(fā)現(xiàn)肌肉從開始運動至疲勞時，CF呈明顯的下降趨勢，且最大收縮力下降到50%時，疲勞與CF下降曲線呈更加明顯的相關(guān)性。

5 、表面肌電信號的實際應(yīng)用

目前表面肌電圖在訓(xùn)練中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在運動疲勞測定和預(yù)防兩方面。教練員應(yīng)隨時監(jiān)測訓(xùn)練者運動時的肌電變化，通過肌電數(shù)據(jù)判定肌肉的疲勞度，及時做出調(diào)整，防止發(fā)生運動損傷。在日常的訓(xùn)練時，教練員更要充分掌握隊員肌電變化的規(guī)律，科學(xué)合理地安排訓(xùn)練量，避免運動員局部負(fù)荷過重而產(chǎn)生肌肉疲勞或損傷。

6 、研究中存在的問題與應(yīng)用展望

盡管EMG在訓(xùn)練中應(yīng)用廣泛，但是在許多方面仍然不夠完善。如測量方法與手段的應(yīng)用，測試與數(shù)據(jù)處理的標(biāo)準(zhǔn)化等等。

6.1 、測量儀器問題

目前基本采用無線遙測肌電儀測量表面肌電信號，50-80米范圍內(nèi)可以進(jìn)行遙測，另外當(dāng)需要測量較多的肌肉群時，電極導(dǎo)線的增加必然會對運動員造成束縛，影響被測者正常的技術(shù)動作的發(fā)揮。其次，實驗前至少需要花二十分鐘清理受試者皮膚表面的角質(zhì)和安置電極片，時間過長會影響受試者熱身后的狀態(tài)。

6.2 、測量的同步問題

實驗中保持肌電儀、測力臺和高速攝像機的同步性是非常重要的，但由于許多客觀因素，所有的測量設(shè)備不可能保持完全一致的工作頻率。另外同步裝置硬件也是重要因素，尤其是需要測量肌肉群較多和需要多臺測量設(shè)備時，數(shù)據(jù)傳輸量大易導(dǎo)致觸發(fā)信號無線傳輸出現(xiàn)滯后。

7 、應(yīng)用展望

綜上所述，表面肌電信號測量是肌肉訓(xùn)練以及疲勞診斷的重要手段，在應(yīng)用上應(yīng)進(jìn)一步完善與研究。

（1）加強測量設(shè)備功能一體化的研究，以減少實驗步驟，同時提升測試硬件的性能，提高測量儀器的精度以保證EMG測量的實效性。

（2）表面肌電信號基礎(chǔ)研究仍需加強，拓寬研究領(lǐng)域，如EMG與動作協(xié)調(diào)的相關(guān)性研究。EMG與肌肉疲勞閾值的相關(guān)性研究。也有人提出進(jìn)行EMG與肌動圖相關(guān)性研究等。

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