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肌電產(chǎn)生原理

總得來說，我們?cè)谀X電實(shí)驗(yàn)中采集到的肌電，大多是表現(xiàn)為電極點(diǎn)附近的肌肉收縮。究其根本，則是神經(jīng)元的動(dòng)作電位傳導(dǎo)：當(dāng)神經(jīng)元處于靜息狀態(tài)時(shí)，肌細(xì)胞的細(xì)胞膜處于一個(gè)電位內(nèi)負(fù)外正的狀態(tài)，當(dāng)給予其一個(gè)適當(dāng)?shù)拇碳ぃ赡苁侵袠猩窠?jīng)給的指令，也可能是外界給到的刺激），細(xì)胞膜上的鈉鉀離子泵被激活，大量正離子進(jìn)入細(xì)胞膜，使細(xì)胞膜產(chǎn)生了一個(gè)峰狀的電位變化，而這樣的動(dòng)作電位會(huì)在相鄰細(xì)胞中傳播，完成肌肉運(yùn)動(dòng)。

當(dāng)我們的腦電采集電極點(diǎn)位于運(yùn)動(dòng)肌肉的附近時(shí)，電極點(diǎn)周圍無數(shù)的肌細(xì)胞膜電位變化都將被采集到，若在采集電極點(diǎn)周圍有較大程度的肌肉活動(dòng)，肌細(xì)胞電位就綜合疊加而成了我們所看到的肌電偽跡信號(hào)。肌電偽跡的頻率分布從0~200Hz不等，具有較多不同的頻譜分量。

肌電偽跡對(duì)腦電數(shù)據(jù)的影響

由于頭皮良好的電傳導(dǎo)能力，不僅腦電，附近的肌電甚至空間內(nèi)的電噪聲都能被頭皮上的采集電極所記錄到。由于肌電等偽跡與腦電的信號(hào)頻率分量類似，以目前的技術(shù)能力，想要從單電極中收集到的疊加電信號(hào)中分離出所需的腦電信號(hào)并剔除肌電偽跡、心電偽跡與眼球運(yùn)動(dòng)偽跡是十分困難的——就好比將可樂、雪碧及礦泉水倒入一個(gè)杯子中再試圖將其一一分離。

當(dāng)前使用較多的去除肌電偽跡影響的方式主要為：直接剔除噪聲段與閾值法。但效果而言并不可作為通用手段。也就是說，在平常腦電實(shí)驗(yàn)中，若想保證更好的信號(hào)數(shù)據(jù)質(zhì)量，我們應(yīng)盡量避免肌電偽跡的產(chǎn)生。

腦電采集中常見的肌電種類

在腦電采集中，即使和被試說明實(shí)驗(yàn)要求盡量保持靜止，被試的各種微習(xí)慣或出于不可抗力的肌肉運(yùn)動(dòng)也仍然會(huì)不斷產(chǎn)生。下面列舉幾種在實(shí)驗(yàn)過程中常見的肌電偽跡：

1) 頭部肌電：頭皮移動(dòng)所產(chǎn)生肌電（呈現(xiàn)為一個(gè)幅值頻率都較大的長(zhǎng)波形）；

2) 面部肌電：皺眉、說話等（呈現(xiàn)為時(shí)長(zhǎng)較短頻率較大的一個(gè)嘈雜短波）；

3) 舌頭蠕動(dòng)；咬牙；咀嚼；吞咽等；

其中，頭部及面部的肌電主要產(chǎn)生于額顳區(qū)電極，舌動(dòng)及吞咽主要產(chǎn)生于顳區(qū)電極。

在產(chǎn)生相應(yīng)的肌電信號(hào)后，數(shù)據(jù)分析者可根據(jù)肌電偽跡產(chǎn)生的區(qū)域推測(cè)產(chǎn)生方式，也可以根據(jù)產(chǎn)生方式去推測(cè)偽跡產(chǎn)生區(qū)域，方便后續(xù)分析時(shí)去除相關(guān)通道的無用數(shù)據(jù)。

肌電自身的采集方式及應(yīng)用領(lǐng)域

剛剛談到了肌電對(duì)腦電產(chǎn)生的影響，那么肌電本身是否有其用處呢？答案顯而易見，既然同腦電一樣都是人體中的微電信號(hào)，那么肌電一樣載有了大量的可用信息，而且追溯肌電的研究史，比腦電研究還要早上一個(gè)世紀(jì)多。

現(xiàn)如今，肌電主要有兩類采集方式，一是針電極（用極細(xì)的電極刺至目標(biāo)肌細(xì)胞），一是表面電極（比如我們常見的電極貼片）。

針電極優(yōu)勢(shì)在于可以測(cè)量運(yùn)動(dòng)單位甚至單個(gè)肌纖維的電位變化，還可以單獨(dú)研究肌肉內(nèi)部單束肌纖維。但它畢竟是針啊，扎著痛不說，也不好身上扎著它去研究大幅運(yùn)動(dòng)時(shí)的肌電變化吧。這就是表面電極的優(yōu)勢(shì)了，不僅不會(huì)造成人體損傷，還比較適合研究運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的肌電變化。不足之處大概就在于它同腦電采集會(huì)受肌電影響一樣，表面電極采集到的肌電也是由許多來源的電位綜合而成，比較復(fù)雜。

采集到的肌電經(jīng)過信號(hào)處理及分析，可被用至多個(gè)領(lǐng)域，包括：

1) 運(yùn)動(dòng)研究——如對(duì)比不同動(dòng)作的肌肉協(xié)調(diào)性、平衡性與肌肉疲勞程度等。在評(píng)價(jià)肌肉疲勞程度時(shí)，主要評(píng)價(jià)其積分肌電（IEMG）、肌電頻率與平均功率頻率。肌肉疲勞時(shí)，表面肌電潛伏期延長(zhǎng)，波幅降低，頻率下降；

2) 臨床醫(yī)學(xué)——通過肌電圖檢查患者患側(cè)肌肉狀態(tài)；

3) 康復(fù)訓(xùn)練與診斷——更加客觀地了解病人身體肌肉狀況，方便制定康復(fù)方案：如引入生物反饋系統(tǒng)，將病人表面肌電信號(hào)放大并轉(zhuǎn)換為視聽反饋，將其原本抽象的感覺轉(zhuǎn)換成實(shí)時(shí)的反饋，有利于患者重掌握肢體控制；

4) 人機(jī)交互——如肌電假肢等類似設(shè)備，殘障人士重獲運(yùn)動(dòng)能力的一大方式；