信号检查程序

表面肌电信号的正确性、有效性以及肌电信号特征等信号检查程序（signal check procedures）必须在正式测试前进行检查，这是非常重要的。以下几个步骤均应引起注意。

1．信号有效性检查（proof of the EMG-signal validity）

图2-5-1是两种常见的伪信号，左图是运动中电极受到牵拉导致的信号失真，基线噪声偏大；右图上方是受心电干扰产生的异常信号，右图下方是去除心电干扰的图像。这些数值都不能反映测试的真实情况。因此，必须在测试前进行检查，或在后期进行滤波处理。

图2-5-1　受到干扰的肌电信号图

图2-5-2是心电图测得的信号图，心电图记录了胸部电极上的电位（或两个电极之间的电位差），反映了心肌中的时变电活动，这些电活动与动作电位的产生和传播相关。每一次心跳产生一个电波序列（P、Q、R、S和T波）。

图2-5-2　心电图信号

这一环节通常在电极安放、固定后，即刻逐一检查，便于现场调整。如果是测试过程中发现前者的情况，应调整电极的固定方式，避免绷带挤压电极头；同时，检查放大器、导线的连接和松紧度等，避免运动时电极线过短牵拉电极移动产生伪像（干扰信号）。

2．阻抗检测（impedance test）

阻抗是指电流通过物质时所遇到的阻力。Noraxon公司推崇的是对处理后的皮肤进行专门的阻抗测试，其认为阻抗值范围在1～5kΩ为非常好；在5～10kΩ为较理想值，推荐使用；10～30kΩ为可以接受值，一般容易达到；30～50kΩ时，应引起注意；50kΩ以上时，不达标，需要再处理。因此，检测时需要保持皮肤表面与电极之间的阻抗尽可能低，且使两个记录电极之间的阻抗平衡。临床上多采用酒精棉球擦拭皮肤以降低阻抗，并采用一些电解质媒介，以提高电极表面和皮肤表面之间的导电性以提高信噪比（图2-5-3）。

图2-5-3　皮肤表面阻抗测试仪及测试电极

3．原始肌电基线质量检查（inspection of the raw EMG-baseline quality）

肌电测量过程中遇到的最大问题就是干扰和噪声。干扰是指外部干扰源对被测信号的扰动，噪声是指测量系统内部固有的扰动。因此，基线检查是表面肌电测试最重要的一步，不能被任何方法所取代。

（1）基线噪声（baseline noise）：完全没有噪声的肌电记录是不可能有的，会看到小振幅峰值或任意随机的线型，但是这些振幅值应控制在10～15μV以内，或者更小。5s原始肌电的平均振幅，即平均噪声水平应控制在1～3．5μV。

基线噪声检查时，要求受试者保持平躺或坐姿，必须完全真实放松。图2-5-4就是测试前进行基线检查时的情形，从左侧的实时显示可以看出，各通道肌电的数字均低于±10μV；以及数据以50ms的窗口宽度平滑后均在±5μV范围内。还可以采用系统的快速分析菜单进行数据处理，查看连续5s的平均振幅，各通道数值均＜5μV，范围为-0．12～2．14μV。这一结果符合上述要求。

（2）基线偏移（baseline shifting）：测试中经常会出现基线偏离真实的基线水平（0V），即测试的原始肌电平均值不为零。此时如果不进行修正，所有的计算都将以此为标准，出现较大误差（图2-5-5）。因此，在测试前的基线检查中发现此情况时，通常须进行基线校正，即归零设置。各放大器都有自动偏移校正功能。如果使用Noraxon系统自带MyoResearch XP软件时，可以点击各通道左侧范围控制栏的“O”按钮，系统会自动计算后重置基线；或采用“Offset correction”功能。如果使用DASYLab、Chart5、Labwel等生物电信号软件进行采集时，可以通过放大器采集盒上的调节旋钮置“0”，或者通过添加模块组件设置函数公式，计算后使基线归零（图2-5-6）。

图2-5-4　皮肤表面阻抗测试的Noraxon参考标准

图2-5-5　基线检查时各通道显示情况

图2-5-6　基线偏离（左图）和校正后的正确测试信号（右图）

4．频谱检查（spectrum check）

频谱分析对于现在的计算机技术来讲是非常迅速和容易实现的。权威机构一般推荐采用10～500Hz的带通滤波法，因为大多数表面肌电的频率功率主要分布在10～250Hz。应用较广泛的是采用快速傅立叶变换（fast fourier transformation，FFT）和肌电信号的总功率谱图（total power spectrum of the EMG signal）来描述。生物放大器的输入阻抗（电阻）必须足够高，以免肌电图的信号在送入放大器的输入端时被减弱（图2-5-7）。

图2-5-7　表面肌电的总功率谱

SENIAM组织也指出：放大器的输入阻抗至少应该是电极给定阻抗的10倍。Winter建议输入阻抗为1～10兆欧（MΩ）。肌电放大器（带通设置）的频率范围应该从高通10Hz开始到低通500Hz（图2-5-8）。

正常功率谱的主要特征：①从高通频率开始逐级增大（10Hz）；②代表性的峰值频率主要集中在50～80Hz；③200Hz后波谱出现下降，并接近零。

异常功率谱的主要特征：①可观察到非代表性的频率峰值，尤其是在滤波频带之外；②可检查到工频干扰频率，如50Hz（欧盟标准）、60Hz（美国标准）。

5．滤波器选择

根据检查的项目和检查部位，选择相应的滤波范围。例如，20～300Hz的滤波可较准确地显示表面肌电信号，并对肌肉疲劳敏感；行面部表面肌电记录时，应选择25～500Hz波段，因为面部肌肉容易发散频率达500Hz；行躯干肌肉检查时，使用100～500Hz波段，可有效地消除心率伪差；当噪声和伪差难以消除时，可使用100～200Hz的窄波段滤波。

图2-5-8　放电频率错误——被工频污染的功率谱图

图2-5-9　使用陷波滤波器消除60Hz干扰的肌电频谱图

另外，为了降低心电图伪差，常采用上体的左侧同名肌肉群，特别是胸部肌群，使用100～200Hz的窄波段滤波可使其最小化，但会丢失一部分肌电信号（图2-5-9）。

6．实验中时时检查信号

因表面电极固定不牢靠或皮肤出汗电极脱落等因素，当电极在皮肤表面出现滑动时会产生自身电位差，即运动伪差。肌电图中会显示非对称的错误信号，所以良好地固定电极可以降低运动伪差。如图2-5-10中第3通道就是由于电线牵拉电极或电极本身固定不牢固，大幅度运动中受牵拉移动或者电极接触不良导致的信号失真肌电图，此时需及时对该通道的电极、放大器、导线等进行检查和调整，以保证测试信号的真实性。

图2-5-10　电极移动或导线受牵拉后失真的测试信号

【注释】

[1]Konrad P．A practical introduction to kinesiological electromyography［J］．The ABC of EMG，2005，4：18-19．

[2]Kasman G，Wolf S．Surface emg made easy：a beginner's guide for rehabilitation clinicians［M］．Arizona：Inc．Scottsdale，2002．