什么是表面肌电信号

表面肌电信号（sEMG）是通过电极从肌肉表面记录的神经肌肉系统活动的一维时间序列信号。这种信号的变化与参与活动的运动单位数量、活动模式及代谢状态等因素密切相关，能够实时、准确地在无损伤条件下反映肌肉的活动状态和功能。

原始表面肌电图信号在后续分析之前需进行一系列预处理，包括滤波、漂移校正及去除伪迹等步骤：

• 滤波
  • 高通滤波（5-10Hz）：消除呼吸等低频干扰
  • 低通滤波（400-500Hz）：抑制肌纤维震颤的高频噪声
  • 工频陷波：利用IIR数字滤波器去除50Hz/60Hz电力干扰
• 基线漂移校正
  • 硬件补偿：设备内置温度/湿度漂移自动校正
  • 软件算法：基于静息段计算基线偏移量，采用线性拟合或多项式回归实现动态补偿
• 信号整流技术
  • 全波整流：保留完整信号特征，适用于iEMG分析
  • 半波整流：重点用于爆发性肌电检测
• 数据归一化
• 同步标记
  • 力学触发：足底压力开关标记步态周期
  • 视觉同步：视频帧标记关键动作节点
  • 运动捕捉：惯性传感器数据时空对齐

预处理后，表面肌电信号可提供肌肉收缩的激活时间、顺序及振幅等参数。这些参数常用分析方法包括时域分析、频域分析、时频联合分析和非线性分析。

分析方法

1. 时域分析

时域分析用于反映表面肌电信号在不同时间的振幅变化。常用指标包括：

• 积分肌电（IEMG）：反映特定时段内运动单位放电总量，与肌张力变化显著正相关。
• 均方根振幅（RMS）：代表肌肉收缩强度的动态均值，但对瞬时变化敏感度不足。
• 平均振幅（MA）：用于评估运动单位的募集数量与放电同步性的核心指标。

2. 频域分析

频域分析通过快速傅立叶变换获取肌电频谱，反映不同频率范围的信号强度。常用指标包括：

• 平均功率频率（MPF）：对低负荷收缩敏感，疲劳状态下衰减率可达08-12Hz/min。
• 中值频率（MF）：具备优良的抗干扰能力，适合噪声环境下长期监测。

3. 时频联合分析

小波变换技术的引入有效解决了传统傅里叶变换的时频分辨率矛盾：

• 多尺度分解：实现0-500Hz频段的动态解析。
• 抗噪特性：信噪比提高达15dB，显著优于传统方法。

4. 非线性分析

非线性分析常用指标包括：

• 分形维数：量化肌肉收缩的复杂度。
• 样本熵：评估神经控制的稳定性。
• 李雅普诺夫指数：用于预测肌肉疲劳的拐点，预测精度可达85%。

无线表面肌电技术的应用

表面肌电技术因其无创、实用及便捷等优势，已广泛应用于骨科、体育、运动医学、康复训练及神经科学等领域，成为分析骨科相关疾病、辅助诊断及治疗的重要工具之一。

MILE米乐品牌的无线表面肌电系统，专为监测及分析肌肉活动而设计，其应用涉及：

• 中风后恢复：监测偏瘫侧肌肉的剩余电活动，指导机器人辅助训练或功能性电刺激，帮助重建运动功能。
• 脊髓损伤：评估下肢肌肉激活能力，辅助制定训练方案，提升运动控制能力。
• 周围神经损伤：诊断神经卡压并跟踪术后恢复进展。
• 慢性疼痛管理：识别异常肌电活动，指导核心肌群的训练。
• 运动损伤预防：通过疲劳度分析避免过度训练，降低肌肉拉伤风险。

MILE米乐的无线表面肌电系统，通过实时采集sEMG信号，结合云端平台实现远程监控，使患者能够在家中完成个性化训练并获得即时反馈。

这一系统不仅适用于运动表现优化、疲劳评估，还能用于假肢控制及外骨骼机器人技术研究，提高患者的生活自理能力。

总之，MILE米乐的无线表面肌电技术为生物医疗领域提供了强有力的工具，助力更精准的肌肉功能分析与康复治疗方案的制定。