科普帖：表面肌电在运动科学中的应用

BodyPlus—阿轰

表面肌电在运动科学中的应用

一、表面肌电的基本概念

1. 什么是表面肌电？

神经兴奋冲动传递至肌肉，使肌肉兴奋，产生电活动和收缩，从肌肉表面通过电极引导、记录下来的神经-肌肉系统活动时的生物电信号，即为表面肌电。表面肌电信号实质上是多个运动单位活动电位差的总和。受中枢神经控制，反映神经-肌肉系统的功能变化特性。

               

2. 表面肌电在体育应用中的优势与不足

优势：

• 无创
• 可很好地表现肌肉在运动时的发力特征
• 直观、快速、现场反馈
• 可与其它测量方法同步分析（影像、发力等）
  

不足：

• 信号来源复杂，受干扰因素多
• 只能记录浅层肌肉，不能记录深层肌肉
  

3. 常见表面肌电测试设备

• Noraxon：表面肌电市场的黄金标准，单套售价20万-100万
  

            

• Delsys：无需电极片，内置三轴加速度传感器，单套售价15万-50万
  

            

二、主要误区

肌肉力量越大≠表面肌电信号越大

已知的表面肌电与肌肉力量的关系：

• 在等长收缩的条件下（静力），在最大自主收缩力百分比的一定范围内（0-40%MVC，40-80%MVC），肌力与肌电信号呈线性关系，但不同肌肉的相关系数不同。
• 然而，当运动不是等长收缩时，由于肌肉长度的变化、关节角度的变化、运动速率的变化，导致力矩时时发生变化，使得肌力与肌电信号的关系无法明确。例如，肘关节55°屈时，肱二头肌等长收缩的肌力小于离心收缩，而肌肉激活程度则大于离心收缩；但肘关节165°屈时，等长收缩肌力大于向心收缩，而肌肉激活程度小于向心收缩。
• 从我们目前做的简单动作实验来看：在多数情况下，负荷在一定范围内时，可举起的重量与肌电信号呈正相关。
  

三、应用场景

应用一：对比不同动作或负荷对同一肌肉的刺激程度

例如：用来对比哪种动作对腹肌的刺激最深

        

应用二：侦测不同肌肉间的协调性与时序性

协调性，下面的第二张图表现的协调性要更好

        

        

时序性，例如：足球射门动作，下肢发力顺序应为后群先发力向后摆腿，主要为腓肠肌的主动收缩，随后前群（股直肌、股内侧肌等）发力，大腿带动小腿（胫骨前肌），完成鞭打动作。

可据此分析错误发力顺序，以纠正动作。

应用三：对比左右侧平衡以纠正动作和预防损伤

–  尤其对于杠铃卧推、俯卧撑、引体向上等闭链动作，容易出现单侧侧重发力的情况，可实时反馈左右不均衡并及时调整动作，预防单侧过劳伤。

–  当发现左右侧最大肌力及最大肌电信号值有较大差异时，今后训练在完成常规练习后，应着重进行弱侧小重量、多次数的意念集中训练，以提高弱侧肌纤维募集能力。

应用四：运动康复与诊断功能

• 水中康复训练与指导：
  

        患者在水中运动可因浮力作用而减小对关节的压力，此时监控水中运动肌电水平，若与地面运动无异，则优先进行水中康复。

• –关节损伤后\偏瘫患者健侧与患侧的对比：
  

        ACL/PCL 损伤，对比术前健患侧下肢EMG，有助于制定手术及治疗方案。术后评估双侧EMG，评价治疗效果。

• –脊髓损伤康复训练前后肌肉激活情况对比
  

四、   BodyPlus运动分析和动作分析报告

              

  

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