項目來源：Tobias Wohnhas在海德堡大學(xué)體育科學(xué)專業(yè)的學(xué)士論文

研究領(lǐng)域：體育神經(jīng)科學(xué)

要求：肌肉興奮時對人體自身電信號的測量和評估（EMG檢查）

硬件：肌電圖儀；虹科DASYLab軟件

肌肉興奮時人體肌電信號的研究

在肌肉骨骼疾病（腰椎或頸椎綜合征等）的康復(fù)和預(yù)防方面，非常需求高質(zhì)量且符合生物力學(xué)的訓(xùn)練設(shè)備。這些設(shè)備是一個合格的治療機構(gòu)最重要的支柱之一。在托拜厄斯·沃恩的學(xué)士論文中，他使用測量肌電圖的方法來測試不同的力量裝置是如何激活肌肉的。

肌電圖（Electromyography，簡稱EMG）讓“觀察肌肉”成為可能。EMG測量在動作電位（AP）存在時產(chǎn)生的偶極電壓。在這個區(qū)域，每一塊肌肉的工作方式都是一樣的。如果一個從大腦而來的信號刺激（動作電位）通過骨骼肌的神經(jīng)束傳播，下列過程將以不同的強度產(chǎn)生：傳入的刺激通過突觸間隙和神經(jīng)遞質(zhì)傳遞到運動終板的肌肉纖維，由于受到刺激，此處鈣離子的濃度發(fā)生變化，細(xì)胞膜的“門”短暫地開啟。在電壓水平方面，這會導(dǎo)致細(xì)胞從靜止膜電位-80 mV到大約+30 mV的再極化。

這恰好證明了可以通過電極在肌肉表面測量的電壓。此外，被控肌肉中所有被控肌纖維的所有電場都是疊加的（圖1）。如果肌肉被激活，就會導(dǎo)致張力的變化，進(jìn)一步導(dǎo)致肌肉中最小單位（肌節(jié)）的收縮。這就會在關(guān)節(jié)中產(chǎn)生一個力的扭矩，使得人體的每個關(guān)節(jié)都能進(jìn)行有針對性的運動。

肌肉活化檢查

實驗將利用來自軀干區(qū)域5個不同肌肉群（2塊背伸肌、1塊側(cè)彎肌和2塊腹?。┑募‰妶D信號，研究不同的力量裝置如何控制和激活這些肌肉。在治療過程中，只有實現(xiàn)目標(biāo)肌肉組織清潔活化的訓(xùn)練設(shè)備才能實現(xiàn)有效和有目的的使用。最后，在治療期間的干預(yù)應(yīng)使可能太弱、過度緊張或萎縮的肌肉有可能強化，并使它們的負(fù)荷達(dá)到最大的活動范圍，從而使它們進(jìn)入積極的調(diào)整狀態(tài)。

這種針對性的訓(xùn)練可以提高肌肉的力量、靈活性和協(xié)調(diào)性，同時增加患者在手術(shù)后或康復(fù)住院后的自我效能感。因此，首先改善或應(yīng)對日常生活成為可能。同樣，在預(yù)防層面上也可以使用有效的設(shè)備進(jìn)行疾病預(yù)防或防止疾病發(fā)展。

在總共六種不同的訓(xùn)練設(shè)備中對肌肉的激活狀態(tài)進(jìn)行測量。其中三個是旋轉(zhuǎn)動作裝置，另外三個是新開發(fā)的系列裝置，用于平移動作。在旋轉(zhuǎn)動作情況下，測試對象圍繞固定的旋轉(zhuǎn)中心在圓形路徑上移動;在平移的情況下，測試對象將自己和負(fù)載沿著線性路徑推離。

在每組測試中，一個裝置用于激活后伸肌，另一個用于激活軀干外側(cè)肌，第三個裝置用來激活腹肌。該研究的主要重點是比較兩組設(shè)備的肌肉激活相對于預(yù)定的最大激活水平（MVC）。這意味著相對于各自MVC值的激活度越高，運動過程中肌肉的興奮度就越高。在這種類型的檢查中，往往需要注意的是，在肌電圖中不能由于曲線圖中含有更高的振幅或更高的頻率就證明增加了肌肉力量的使用，這種說法只能根據(jù)各自肌肉組織的最大張力水平或活動持續(xù)時間來作出。

使用DASYLab軟件進(jìn)行測量和評估

最新版DASYLab測量軟件可用于信號的采集和評估，該軟件簡單且直接與所使用的硬件兼容。所有必要的驅(qū)動程序都可以從NI的主頁上直接免費下載。這使得在硬件端無需額外的A/D轉(zhuǎn)換器來將原始數(shù)據(jù)傳輸?shù)絇C。基于這一方面，使用DASYLab 2016是你的不二之選。此外，使用DASYLab處理數(shù)據(jù)對用戶來說非常友好。拖放使用的方法直觀且實用。DASYLab提供了肌電圖研究所需的所有模塊和數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)，極大地便利了數(shù)據(jù)的大量處理和對原始數(shù)據(jù)的深度評估。

對該研究而言，基于奈奎斯特定理設(shè)定的采樣率和后續(xù)從肌肉組織到PC的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的交互精確度尤為重要。在DASYLab 2016中，這些和所有其他相關(guān)設(shè)置都可以通過接口配置器輕松實現(xiàn)。此外，一個良好的濾波器系統(tǒng)（低通和高通濾波器）以及測量值的平均精確度對研究來說也是十分重要的，因為經(jīng)過濾波和平均，測量的原始值必須始終為正。這可以有效減少對測量信號的干擾耦合，即使不是所有的干擾（心電信號）都可以完全消除。

在處理完所有的原始數(shù)據(jù)后，可以使用DASYLab 2016中的各種圖形工具來顯示測量結(jié)果，并使用直接評價函數(shù)來檢查各個時期中各自的最大值的平均值（圖3）。基于此方法，所有對結(jié)果的進(jìn)一步評價和分析都在統(tǒng)計基準(zhǔn)上繼續(xù)進(jìn)行。設(shè)置不同的顏色或顯示格式，多達(dá)16路的測量通道就能夠清楚地顯示在用戶選定的界面上，這使得相互比較數(shù)據(jù)變得十分容易。

DASYLab 2016保證了最佳測量記錄的所有必要步驟。甚至可以為肌電測量設(shè)計用戶專用的特殊觸發(fā)功能。這意味著每一步重復(fù)測量都可以與其他的重復(fù)測量清晰地分開。在測量開始和結(jié)束時輸出的聲音信號有效地支持了在單個測量運行期間測試的執(zhí)行。所有必要的步驟——從原始數(shù)據(jù)的記錄和存儲，到這些所有渠道數(shù)據(jù)的處理、評估和圖形顯示——都可以完全在DASYLab 2016中進(jìn)行，而不需要添加其他多余的軟件。

責(zé)任編輯：haq