表面肌电信号(surface electromyography signal,sEMG)是通过电极从肌肉表面引导和记录的神经肌肉系统活动的一维时间序列信号。该信号的变化与参与活动的运动单位数量、活动模式和代谢状态等因素相关,能够实时、准确地反映肌肉的活动和功能状态而无需损伤。原始的表面肌电图信号需要经过滤波、漂移校正和伪迹去除等多个预处理步骤,才能进行后续的分析。
1. 信号预处理
表面肌电信号的预处理包括以下几个方面:
- 滤波:应用高通滤波(5-10Hz)以消除低频干扰,低通滤波(400-500Hz)来抑制肌纤维震颤的高频噪声,以及利用IIR数字滤波器消除国家电力干扰(50Hz/60Hz)。
- 基线漂移校正:包括硬件补偿和软件算法,建议以静息段数据(前3秒)计算基线偏移量并实施动态补偿。
- 信号整流技术:全波整流和半波整流分别用于不同目的的肌电分析。
- 数据归一化。
- 同步标记:包括力学触发、视觉同步和运动捕捉等方式进行数据标记。
2. 分析方法
经过预处理的表面肌电信号,可用于分析肌肉收缩的激活时间、顺序和振幅等参数。常用的分析方法包括:
- 时域分析:反映信号在不同时间的振幅变化,关键参数包括积分肌电(IEMG)、均方根振幅(RMS)和平均振幅(MA)。
- 频域分析:通过快速傅立叶变换获取肌电频谱,以反映不同频率范围的强度,常用参数包括平均功率频率(MPF)和中值频率(MF)。
- 时频联合分析:利用小波变换技术克服传统傅里叶变换的时频分辨率问题。
- 非线性分析:包括分形维数、样本熵、李雅普诺夫指数等,用于量化和评估肌肉功能。
3. 无线表面肌电技术应用
由于表面肌电技术的无创性、实用性和便捷性,它在多个领域得到广泛应用,如骨科、体育、运动医学、康复和神经科学等,成为分析相关疾病、辅助诊断及康复训练的重要工具。
具体应用场景包括:
- 中风恢复:监测患侧肌肉活动以指导机器人辅助训练和功能性电刺激(FES)。
- 脊髓损伤评估:帮助制定下肢肌肉训练方案,提高运动控制能力。
- 慢性疼痛管理:识别异常肌电活动,制定针对性训练方案。
- 运动表现优化:分析运动员肌肉激活时序,提升力量和协调性。
4. 尊龙凯时无线表面肌电系统
尊龙凯时的无线表面肌电系统采用无线传输技术,将电极与电脑连接,能够高效采集肌电信号。该系统可应用于运动科学、临床诊断与康复评估等领域,拥有高精度和长距离的遥测能力。其友好的软件界面和灵活的操作功能,使用户能够快速分析不同肌电信号,为后续研究和临床决策提供支持。
系统具备全面的信号处理与分析能力,包括多种滤波器和数据批量处理功能,支持导入/导出与视频、图片和外部数据的无缝对接。