□ 李望達(dá)（無(wú)錫太湖學(xué)院 江蘇 無(wú)錫 214000）

1 、表面肌電的含義

肌肉收縮時(shí)，會(huì)產(chǎn)生動(dòng)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(dòng)狀態(tài)。對(duì)于神經(jīng)肌肉疾病診斷、肌肉功能評(píng)價(jià)以及運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練中的疲勞測(cè)定、動(dòng)作技術(shù)合理性分析、肌纖維類型和無(wú)氧功能的測(cè)定等方面均有重要的應(yīng)用價(jià)值。

2 、表面肌電信號(hào)的特點(diǎn)

肌電信號(hào)十分微弱,外加肌肉組織對(duì)肌電的衰減作用,使皮膚表面記錄的肌電信號(hào)更為微弱。因此測(cè)量?jī)x器靈敏度要高，儀器越靈敏,對(duì)細(xì)微的干擾就越敏感。。表面肌電信號(hào)振幅范圍在0-6mV，它的工作頻率一般為50Hz。另外，隨機(jī)性強(qiáng)、易受千擾也是其特點(diǎn)。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(hào)不穩(wěn)，從而影響實(shí)驗(yàn)效果。此外,由于有時(shí)測(cè)量的肌群較多，測(cè)量的肌肉面積較大，因此電極的安放位置也會(huì)影響到表面肌電信號(hào)的采集。所以影響因素的隨機(jī)性直接導(dǎo)致了表面肌電信號(hào)也是具備隨機(jī)性的。

3 、表面肌電信號(hào)的采集

肌電測(cè)量?jī)x一般有三個(gè)電極,其中兩個(gè)電極置于動(dòng)作電位能被測(cè)量和放大的部位,第三個(gè)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(cè)量）。目前肌電測(cè)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(yùn)動(dòng)時(shí)肌肉得收縮,所以無(wú)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(cè)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(shí)電極要牢牢固定，以減少電極移動(dòng)對(duì)肌電圖信號(hào)采集產(chǎn)生影響。在采集表面肌電圖時(shí)，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(qiáng)電信號(hào)。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(yùn)動(dòng)時(shí)相對(duì)穩(wěn)定的地方,這樣就能測(cè)量到最穩(wěn)定的肌電信號(hào)。

4 、表面肌電信號(hào)參數(shù)及其分析

4.1 、時(shí)域分析

積分肌電(IEMG)：是指肌肉中參與活動(dòng)的運(yùn)動(dòng)單位在一定時(shí)間內(nèi)的放電總量，也能反映每一個(gè)運(yùn)動(dòng)單位的放電量的大??；均方根振幅(RMS)：可以反映在某一個(gè)時(shí)段內(nèi)肌肉放電的平均水平；時(shí)程：代表肌肉運(yùn)動(dòng)時(shí)放電時(shí)間的長(zhǎng)短。時(shí)序:人體開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)，各部分肌肉開(kāi)始工作的先后順序，可以評(píng)價(jià)運(yùn)動(dòng)時(shí)肌肉的發(fā)力順序；最大值：肌肉活動(dòng)時(shí)最大放電能力。

目前在時(shí)域參數(shù)中，IEMG是被用的最多的一個(gè)指標(biāo)。如Edwards讓受試者進(jìn)行等長(zhǎng)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(yùn)動(dòng)單位不斷募集造成了IEMG隨張力增大而增大。之所以疲勞時(shí)IEMG張力直線傾角增加，他認(rèn)為肌肉疲勞時(shí)收縮力量下降，因此需要?jiǎng)訂T更多的運(yùn)動(dòng)單位參與活動(dòng)來(lái)彌補(bǔ)肌收縮力量的不足。郭慶芳等其他學(xué)者報(bào)道過(guò)相對(duì)于運(yùn)動(dòng)疲勞前，肌肉疲勞時(shí)表面肌電圖的IEMG和RMS顯著增大。Taylor讓運(yùn)動(dòng)員以不同強(qiáng)度蹬功率自行車，發(fā)現(xiàn)IEMG與運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度成線性關(guān)系。Crenshaw讓受試者分別以25%和70%最大收縮強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)至力竭，發(fā)現(xiàn) IEMG隨時(shí)間增加而增加，且以25%強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)時(shí)增加更明顯。Tamaki在屈伸踝關(guān)節(jié)實(shí)驗(yàn)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(yú)肌的積分肌電值卻下降了，他認(rèn)為這是因?yàn)樗俣鹊淖兓辜∪膺x擇性地動(dòng)員運(yùn)動(dòng)單位造成的。Loscher讓受試者以30%MVC運(yùn)動(dòng)至力竭，發(fā)現(xiàn)比目魚(yú)肌的RMS隨時(shí)間呈線性增加，但腓腸肌的RMS與時(shí)間并沒(méi)有呈線性關(guān)系。

根據(jù)根據(jù)以上研究結(jié)果得出，運(yùn)動(dòng)時(shí)肌肉的積分肌電值和均方根振幅隨運(yùn)動(dòng)時(shí)間延長(zhǎng)而增加。二者與時(shí)間是否呈線性關(guān)系，并沒(méi)有準(zhǔn)確的結(jié)論。原因有以下幾種：（1）測(cè)試環(huán)境不同，如風(fēng)速，溫度與濕度等都會(huì)對(duì)受試者產(chǎn)生影響；（2）儀器設(shè)備質(zhì)量水平不同；（3）運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目、強(qiáng)度、持續(xù)時(shí)間不同。甚至運(yùn)動(dòng)姿勢(shì)不同也會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)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(yùn)動(dòng)時(shí)，積分肌電值上升的斜率不同；（4）受試者個(gè)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(kāi)始工作至疲勞時(shí)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(shí),中心頻率都達(dá)到同一個(gè)終值。李濤等研究發(fā)現(xiàn)肌肉從開(kāi)始運(yùn)動(dòng)至疲勞時(shí)，CF呈明顯的下降趨勢(shì)，且最大收縮力下降到50%時(shí)，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(hào)的實(shí)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(yùn)動(dòng)疲勞測(cè)定和預(yù)防兩方面。教練員應(yīng)隨時(shí)監(jiān)測(cè)訓(xùn)練者運(yùn)動(dòng)時(shí)的肌電變化，通過(guò)肌電數(shù)據(jù)判定肌肉的疲勞度，及時(shí)做出調(diào)整，防止發(fā)生運(yùn)動(dòng)損傷。在日常的訓(xùn)練時(shí)，教練員更要充分掌握隊(duì)員肌電變化的規(guī)律，科學(xué)合理地安排訓(xùn)練量，避免運(yùn)動(dòng)員局部負(fù)荷過(guò)重而產(chǎn)生肌肉疲勞或損傷。

6 、研究中存在的問(wèn)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(cè)量方法與手段的應(yīng)用，測(cè)試與數(shù)據(jù)處理的標(biāo)準(zhǔn)化等等。

6.1 、測(cè)量?jī)x器問(wèn)題

目前基本采用無(wú)線遙測(cè)肌電儀測(cè)量表面肌電信號(hào)，50-80米范圍內(nèi)可以進(jìn)行遙測(cè)，另外當(dāng)需要測(cè)量較多的肌肉群時(shí)，電極導(dǎo)線的增加必然會(huì)對(duì)運(yùn)動(dòng)員造成束縛，影響被測(cè)者正常的技術(shù)動(dòng)作的發(fā)揮。其次，實(shí)驗(yàn)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(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)影響受試者熱身后的狀態(tài)。

6.2 、測(cè)量的同步問(wèn)題

實(shí)驗(yàn)中保持肌電儀、測(cè)力臺(tái)和高速攝像機(jī)的同步性是非常重要的，但由于許多客觀因素，所有的測(cè)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(cè)量肌肉群較多和需要多臺(tái)測(cè)量設(shè)備時(shí)，數(shù)據(jù)傳輸量大易導(dǎo)致觸發(fā)信號(hào)無(wú)線傳輸出現(xiàn)滯后。

7 、應(yīng)用展望

綜上所述，表面肌電信號(hào)測(cè)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(qiáng)測(cè)量設(shè)備功能一體化的研究，以減少實(shí)驗(yàn)步驟，同時(shí)提升測(cè)試硬件的性能，提高測(cè)量?jī)x器的精度以保證EMG測(cè)量的實(shí)效性。

（2）表面肌電信號(hào)基礎(chǔ)研究仍需加強(qiáng)，拓寬研究領(lǐng)域，如EMG與動(dòng)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(dòng)圖相關(guān)性研究等。

[1]羅小兵,馬建.成都體育學(xué)院學(xué)報(bào),1999,10.

[2]楊曉曄,熊開(kāi)宇.北京體育大學(xué)碩士論文,2004,04.

[3]王穎,殷濤.北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院碩士論文,2013,05.

[4]陳偉婷,王志中.上海交通大學(xué)博士論文,2008,01.

[5]王琨,李小生,宋姌,富仁杰,郭曉慧.體育科研,2014,01.

[6]孫礪.思茅師范高等?？茖W(xué)校學(xué)報(bào),2009,12.

[7]武莉,羅冬梅.北京體育大學(xué)碩士論文,2008,05.

[8]羅亮.武漢體育學(xué)院學(xué)報(bào),2011,01.

[9]蔣云松.計(jì)算機(jī)仿真,2011,12.

[10]鐘啟泉.現(xiàn)代教學(xué)論發(fā)展[M].北京:教育科學(xué)出版社,1988.