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撰寫(xiě)表面肌電數(shù)據(jù)（sEMG Data）學(xué)術(shù)報(bào)告的標(biāo)準(zhǔn)

如何撰寫(xiě)surface EMG有關(guān)的報(bào)告呢？通過(guò)閱讀這篇文章或許可以解開(kāi)疑惑，也為日后撰寫(xiě)學(xué)術(shù)論文提供幫助。

Roberto Merletti博士編寫(xiě)的肌電圖數(shù)據(jù)報(bào)告標(biāo)準(zhǔn)得到了國(guó)際電生理學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)學(xué)會(huì)（ISEK）的認(rèn)可，該標(biāo)準(zhǔn)發(fā)表在《肌電圖和運(yùn)動(dòng)學(xué)雜志》（Journal of Electromyography and Kinesiology），標(biāo)準(zhǔn)包括以下方面：

表面電極

有關(guān)肌電圖表面記錄的報(bào)告應(yīng)包括：

電極材料（例如；Al/AgCl,等）;
電極形狀（圓形，條形，矩形）;
尺寸（例如，直徑、半徑、寬度x長(zhǎng)度）;
使用的凝膠或軟膏，用于清潔皮膚的酒精，打磨皮膚，剃掉毛發(fā)等;
電極間距離;
電極位置，相對(duì)于肌腱的肌肉方向，運(yùn)動(dòng)點(diǎn)和運(yùn)動(dòng)方向。

EMG 檢測(cè)

檢測(cè)模式和放大應(yīng)該通過(guò)以下描述：

單極，差分，雙差分等；
輸入阻抗；
共模抑制比（Common Mode Rejection Ratio，CMRR）；
信噪比（signal-to-noise ratio，SNR）；
使用的實(shí)際增益范圍。

原始EMG的濾波應(yīng)通過(guò)以下方式指定：

濾波器類型 (e.g., Butterworth, Chebyshev, etc.)；
低通和/或高通截止頻率；
截止斜率（dB/octave 或 dB/decade）。

注：表面EMG信號(hào)的功率密度函數(shù)在5-10Hz至400-450Hz范圍之外的其他頻率信號(hào)可忽略不計(jì)。

整流

如果進(jìn)行模擬信號(hào)整流，則應(yīng)規(guī)定全波或半波整流。

EMG信號(hào)的計(jì)算機(jī)采樣

在EMG的計(jì)算機(jī)處理中，考慮這些重要因素是很重要的：建議將原始的EMG（經(jīng)過(guò)放大和帶通濾波后）存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)中進(jìn)行數(shù)字處理。

最小可接受采樣頻率是帶通濾波器的最高頻率截止值的至少兩倍，例如，如果使用10-400Hz的帶通濾波器，則用于將信號(hào)存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)中的最小采樣率應(yīng)至少為800Hz（400×2），由Nyquist theorem所規(guī)定，最好更高以提高精度和分辨率。低于最高頻率截止值兩倍的采樣率是不正確的，除非有證據(jù)表明在低通濾波器的最高信號(hào)頻率和截止頻率之間的頻帶中沒(méi)有噪聲。如果在計(jì)算機(jī)中采樣和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)之前使用硬件進(jìn)行低通濾波器的校正和平滑，則由于線性包絡(luò)的帶寬減小，采樣率可能大幅降低。50-100Hz的頻率足以將肌電包絡(luò)引入計(jì)算機(jī)。應(yīng)提供用于將數(shù)據(jù)采樣到計(jì)算機(jī)中的A/D卡位數(shù)、型號(hào)、制造商。

幅度處理

肌電信號(hào)的處理方法有多種。用給定時(shí)間常數(shù)（10-250 ms）的低通濾波器平滑整流信號(hào)通常被描述為“用時(shí)間常數(shù)x ms的低通濾波器平滑”。高于25-30ms的時(shí)間常數(shù)會(huì)引入可檢測(cè)的延遲，且僅當(dāng)關(guān)注平均振幅（移動(dòng)加權(quán)平均值）時(shí)才應(yīng)使用，而不應(yīng)使用與其他事件的任何時(shí)序關(guān)系。建議使用數(shù)字非因果fir線性相位濾波器。通過(guò)給出時(shí)間常數(shù)值和/或截止頻率以及所使用的低通濾波器的階數(shù)，上述過(guò)程可以描述為“線性包絡(luò)檢測(cè)”。將此過(guò)程產(chǎn)生的EMG指定為“積分EMG（IEMG）”是不正確。

在時(shí)間間隔T上整流的EMG的平均值被定義為平均整流值 (Average Rectified Value，ARV) 或平均振幅值 (Mean Amplitude Value，MAV)，并被計(jì)算為校正后的肌電圖在時(shí)間間隔T上的積分除以T。提供幅度信息的另一種可接受的方法是“均方根”或RMS，其定義為均方值的平方根。正如ARV一樣，這個(gè)量是為一個(gè)特定的時(shí)間間隔T定義的，這個(gè)時(shí)間間隔T必須指明。平滑，低通濾波，平均整流或RMS值是電壓，并以伏特（V）為單位測(cè)量。有時(shí)會(huì)報(bào)告積分EMG(IEMG)。在這種情況下，信號(hào)在一個(gè)時(shí)間間隔內(nèi)積分（未濾波?。?，因此IEMG是電壓曲線下的面積，以V/s為單位測(cè)量。

頻域EMG信號(hào)處理

EMG 的功率密度譜（Power Density Spectra, PSD）應(yīng)包括：

每個(gè)頻譜估計(jì)使用的時(shí)間周期（time epoch）
進(jìn)行傅立葉變換之前使用的窗口類型 (例如rectangular, Hamming等)
使用的算法 (例如FFT)
應(yīng)用零填充 (如果有)
得到的頻率分辨率
用于計(jì)算中位頻率（Median Frequency，MDF），平均頻率（Mean Frequency，MNF），力矩（moments）等的公式。

其他處理技術(shù)，特別是新技術(shù)，必須有完整的科學(xué)描述。

標(biāo)準(zhǔn)化/歸一化

在力/力矩與EMG相關(guān)的研究中，相對(duì)于最大自主收縮（maximal voluntary contraction, MVC）的值，通常將力/力矩及其相應(yīng)的EMG歸一化，從受試者獲得MVC的最佳估計(jì)需要一些初步訓(xùn)練。如果沒(méi)有經(jīng)過(guò)訓(xùn)練，MVC可能比經(jīng)過(guò)適當(dāng)訓(xùn)練后獲得的MVC低20-30％，導(dǎo)致錯(cuò)誤的結(jié)論或數(shù)據(jù)解釋。可以在應(yīng)該描述的不同條件下執(zhí)行MVC的估計(jì)（例如，具有/不具有生物反饋，受試者的位置，接近感興趣的關(guān)節(jié)條件等）。相對(duì)于其MVC值標(biāo)準(zhǔn)化力/扭矩。通常用MVC作為100％的力/扭矩進(jìn)行，其他力水平表示為MVC的適當(dāng)百分比。類似地，與100％MVC相關(guān)的EMG被指定為100％及其分?jǐn)?shù)。力/力矩和肌電標(biāo)準(zhǔn)化應(yīng)包括其他相關(guān)信息，如等長(zhǎng)收縮中的關(guān)節(jié)角度和/或肌肉長(zhǎng)度，以及非等長(zhǎng)收縮時(shí)關(guān)節(jié)角度、肌肉長(zhǎng)度、縮短或拉長(zhǎng)速度和負(fù)荷的范圍。

總之，在標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)時(shí)應(yīng)提供以下信息：

如何訓(xùn)練受試者，獲得MVC的關(guān)節(jié)角度和/或肌肉長(zhǎng)度條件以及相鄰關(guān)節(jié)的角度，例如，對(duì)于肘關(guān)節(jié)屈曲的研究，應(yīng)提供腕關(guān)節(jié)和肩關(guān)節(jié)的狀況；
力量上升率；
縮短或拉長(zhǎng)收縮的速度；
非等長(zhǎng)收縮的關(guān)節(jié)角度或肌肉長(zhǎng)度范圍；
非等長(zhǎng)收縮負(fù)荷。

用于估計(jì)肌纖維傳導(dǎo)速度的EMG處理

肌纖維傳導(dǎo)速度（muscle fiber conduction velocity，MFCV）的估計(jì)應(yīng)包括：

電極尺寸，類型和位置；
電極間距；
使用的信號(hào)（例如兩個(gè)單個(gè)或兩個(gè)雙差分信號(hào)，來(lái)自線性陣列的多個(gè)信號(hào)等）；
用于延遲估計(jì)的算法（例如，參考點(diǎn)之間的延遲，如過(guò)零點(diǎn)、時(shí)域互相關(guān)、頻域估計(jì)等）；
獲得延遲分辨率。

EMG 串?dāng)_

應(yīng)該確定感興趣的肌肉附近肌肉的EMG串?dāng)_不會(huì)污染記錄的信號(hào)。應(yīng)仔細(xì)規(guī)劃選擇合適的電極尺寸，電極間距離和肌肉上記錄的位置，尤其是在許多較窄的肌肉緊緊聚集的區(qū)域（例如，前臂）上采集時(shí)，或者當(dāng)使用薄肌肉（例如，斜方?。r(shí)。

當(dāng)從具有皮下脂肪組織的區(qū)域（例如，腹部，臀部，胸部等）記錄表面肌電圖時(shí)也應(yīng)該小心。

便攜式無(wú)線表面肌電解決方案

便攜式無(wú)線肌電測(cè)試系統(tǒng)由 64 通道（最大支持256通道）無(wú)線高密度肌電信號(hào)采集系統(tǒng)、分布式無(wú)線肌電測(cè)試系統(tǒng)以及專用分析軟件組成。能進(jìn)行肌電信號(hào)采集，具備在運(yùn)動(dòng)條件下測(cè)量數(shù)據(jù)的能力，具有良好的兼容性與擴(kuò)展性且支持離線采集。該系統(tǒng)可廣泛應(yīng)用于人機(jī)交互、腦機(jī)接口、虛擬現(xiàn)實(shí)、智能假肢、康復(fù)醫(yī)療以及運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練等領(lǐng)域。

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