項目來源：Tobias Wohnhas在海德堡大學體育科學專業的學士論文

研究領域：體育神經科學

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）的康復和預防方面，非常需求高質量且符合生物力學的訓練設備。這些設備是一個合格的治療機構最重要的支柱之一。在托拜厄斯·沃恩的學士論文中，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）存在時產生的偶極電壓。在這個區域，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）通過骨骼肌的神經束傳播，下列過程將以不同的強度產生：傳入的刺激通過突觸間隙和神經遞質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生變化，細胞膜的“門”短暫地開啟。在電壓水平方面，這會導致細胞從靜止膜電位-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，就會導致張力的變化，進一步導致肌肉中最小單位（肌節）的收縮。這就會在關節中產生一個力的扭矩，使得人體的每個關節都能進行有針對性的運動。

肌肉活化檢查

實驗將利用來自軀干區域5個不同肌肉群（2塊背伸肌、1塊側彎肌和2塊腹肌）的肌電圖信號，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，只有實現目標肌肉組織清潔活化的訓練設備才能實現有效和有目的的使用。最后，在治療期間的干預應使可能太弱、過度緊張或萎縮的肌肉有可能強化，并使它們的負荷達到最大的活動范圍，從而使它們進入積極的調整狀態。

這種針對性的訓練可以提高肌肉的力量、靈活性和協調性，同時增加患者在手術后或康復住院后的自我效能感。因此，首先改善或應對日常生活成為可能。同樣，在預防層面上也可以使用有效的設備進行疾病預防或防止疾病發展。

在總共六種不同的訓練設備中對肌肉的激活狀態進行測量。其中三個是旋轉動作裝置，另外三個是新開發的系列裝置，用于平移動作。在旋轉動作情況下，測試對象圍繞固定的旋轉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備的肌肉激活相對于預定的最大激活水平（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，這種說法只能根據各自肌肉組織的最大張力水平或活動持續時間來作出。

使用DASYLab軟件進行測量和評估

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轉換器來將原始數據傳輸到PC。基于這一方面，使用DASYLab 2016是你的不二之選。此外，使用DASYLab處理數據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學結構，極大地便利了數據的大量處理和對原始數據的深度評估。

對該研究而言，基于奈奎斯特定理設定的采樣率和后續從肌肉組織到PC的數據轉換的交互精確度尤為重要。在DASYLab 2016中，這些和所有其他相關設置都可以通過接口配置器輕松實現。此外，一個良好的濾波器系統（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據后，可以使用DASYLab 2016中的各種圖形工具來顯示測量結果，并使用直接評價函數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，所有對結果的進一步評價和分析都在統計基準上繼續進行。設置不同的顏色或顯示格式，多達16路的測量通道就能夠清楚地顯示在用戶選定的界面上，這使得相互比較數據變得十分容易。

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計用戶專用的特殊觸發功能。這意味著每一步重復測量都可以與其他的重復測量清晰地分開。在測量開始和結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行。所有必要的步驟——從原始數據的記錄和存儲，到這些所有渠道數據的處理、評估和圖形顯示——都可以完全在DASYLab 2016中進行，而不需要添加其他多余的軟件。

責任編輯：haq