陣列式表面肌電信號的分析與應(yīng)用優(yōu)勢 表面肌電信號（SEMG）是反映肌肉活動的重要生物電信號，但它極其微弱、易受干擾且不穩(wěn)定。要從中提取有價值的肌肉活動信息，精準的分析處理至關(guān)重要。陣列式表面肌電技術(shù)（High-Density Surface EMG, HD-sEMG）作為SEMG技術(shù)的重大發(fā)展，不僅繼承了傳統(tǒng)單通道SEMG的所有分析方法（如線性和非線性分析），更憑借其獨特的 多通道空間采樣能力，在揭示肌肉深層特性方面展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢。

一、陣列式表面肌電的核心分析處理技術(shù)
陣列式表面肌電技術(shù)的強大之處在于其能同時捕捉肌肉表面多個位置的信號，從而構(gòu)建出肌肉活動的“時空地圖”。其核心分析處理圍繞兩大方向展開：
1. 多通道信號處理：揭示肌肉結(jié)構(gòu)與功能細節(jié)

• 神經(jīng)支配區(qū)精確定位： 同步顯示多通道信號，能直觀展現(xiàn)運動單位動作電位（MUAP）從神經(jīng)肌肉接頭（即神經(jīng)支配區(qū)）向肌腱兩端的雙向傳播軌跡（如圖5-13A&B所示）。這使研究人員能精準定位肌肉中的神經(jīng)支配區(qū)，這是傳統(tǒng)單通道或針式肌電難以企及的。例如，研究已證明基于MUAP傳播特性的自動檢測方法準確率高達90%。
• 評估神經(jīng)支配區(qū)穩(wěn)定性與影響： 研究發(fā)現(xiàn)，即使在等長收縮狀態(tài)下，神經(jīng)支配區(qū)的位置也可能隨收縮強度變化而發(fā)生位移（PItulAInen等研究）。這種位移會顯著影響鄰近通道的信號特征值（如RMS, MDF, CV）。因此，在測量前精確定位神經(jīng)支配區(qū)至關(guān)重要，這能有效排除干擾通道信號，確保后續(xù)分析的準確性。
• 肌纖維傳導(dǎo)速度計算： 通過分析信號在相鄰電極間的傳播時間差，可以計算肌纖維傳導(dǎo)速度（CV），評估肌肉的生理狀態(tài)。
• 信息冗余與可靠性提升： 多通道特性提供了信息冗余，允許研究者排除受干擾通道的數(shù)據(jù)，選擇最優(yōu)信號通道，從而更可靠地評估神經(jīng)肌肉功能狀態(tài)。

2. 肌電圖像處理：可視化肌肉時空活動特性
陣列式SEMG數(shù)據(jù)天然適合進行圖像化處理，將復(fù)雜的信號轉(zhuǎn)化為直觀的“肌肉活動圖”。

• 構(gòu)建肌電圖像： 通過空間濾波和空間采樣技術(shù)，結(jié)合插值算法（如雙三次插值），可以將每個通道的肌電幅度（如RMS值）映射為圖像中的像素亮度，生成肌電振幅圖像（如圖5-14所示）。這些圖像清晰呈現(xiàn)神經(jīng)支配區(qū)位置和MUAP的傳播模式。
• 解剖特性分析： 應(yīng)用圖像處理技術(shù)（如多值濾波）可進一步分析肌肉的解剖或幾何特性，使MUAP傳播和神經(jīng)支配區(qū)分布等信息更易于解讀。
• 時空動態(tài)監(jiān)測： 陣列式SEMG的核心優(yōu)勢之一是能實時可視化肌肉在不同任務(wù)中的時空活動變化。例如：

Farina等研究發(fā)現(xiàn)，上斜方肌在持續(xù)性靜態(tài)收縮中，其肌電活動的空間分布重心會隨時間推移而發(fā)生移動（如下圖所示） Merletti等系統(tǒng)研究表明，不同肌肉部位在特定收縮強度下的活動具有特異性（如神經(jīng)支配區(qū)處平均整流值A(chǔ)RV最小）；同時，肌電頻率特征圖像也顯示，在持續(xù)收縮過程中，肌肉不同部位的頻率特性（如神經(jīng)支配區(qū)處平均功率頻率MNF最高）也保持相對穩(wěn)定。 運動單位活動模式解析： 多通道信息為分解表面肌電信號、識別單個運動單位（MU）提供了可能。利用連續(xù)小波變換、盲源分離、模板匹配甚至卷積核補償算法（如Farina等在192通道系統(tǒng)上的嘗試），可以從復(fù)雜的疊加信號中提取MUAP波形、發(fā)放序列和頻率等信息，揭示不同力量輸出下運動單位的募集模式。這為理解神經(jīng)控制策略和開發(fā)更先進的假肢控制方法（如直接利用中樞控制信息）開辟了新途徑。
克服傳統(tǒng)局限： 肌電特征圖像有效彌補了傳統(tǒng)SEMG對電極位置高度敏感的缺陷，基于不同特征值（振幅、頻率等）構(gòu)建的圖像能更全面地反映肌肉的活動水平和功能狀態(tài)。

結(jié)論：陣列式表面肌電的價值所在
陣列式表面肌電技術(shù)，通過結(jié)合先進的多通道信號處理和肌電圖像可視化技術(shù)，為神經(jīng)肌肉系統(tǒng)的功能評價提供了一種強大、無創(chuàng)且信息豐富的全新手段。它不僅能提供傳統(tǒng)SEMG無法獲取的關(guān)鍵信息（如精確的神經(jīng)支配區(qū)定位、肌纖維傳導(dǎo)速度、肌肉活動的精細時空特性），還能更深入地解析運動單位的活動模式。這使得陣列式SEMG在運動醫(yī)學(xué)、康復(fù)工程、人機交互（如假肢控制）、肌肉功能研究和生物力學(xué)等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，代表著肌電信號分析技術(shù)發(fā)展的前沿方向。

二、高密度表面肌電設(shè)備推薦——國產(chǎn)512通道無線高密度表面肌電測試系統(tǒng)
高密度表面肌電（high-density surface electromyography, HD-sEMG）作為一種先進的神經(jīng)肌肉電活動評估技術(shù)，其核心價值在于采用高精度二維矩陣電極陣列，形成高密度肌電采集網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)了對肌肉電生理活動的精細化捕捉與全面解析。
相比傳統(tǒng)表面肌電技術(shù)僅能記錄肌肉激活狀態(tài)、程度及順序的局限性，HD-sEMG憑借其卓越的空間分辨率，能夠繪制出肌肉活動的詳細空間分布圖，為實時觀察肌肉動態(tài)提供了全新的視角。
此外，HD-sEMG還可用于研究肌纖維動作電位傳導(dǎo)速度、神經(jīng)支配區(qū)域判定以及運動單元動作電位（motor unit action potential, MUAP）解碼等功能，從而深入探索神經(jīng)肌肉電生理活動，揭示傳統(tǒng)肌電技術(shù)難以捕捉的復(fù)雜且細微的肌肉活動信息。
HD-sEMG技術(shù)在肌肉功能研究、運動控制分析以及神經(jīng)肌肉疾病機制探索中具有重要意義，并在運動科學(xué)、康復(fù)醫(yī)學(xué)、神經(jīng)科學(xué)、人機交互、假肢控制等領(lǐng)域展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景，為相關(guān)領(lǐng)域的研究與發(fā)展提供了強有力的技術(shù)支持。



1、產(chǎn)品概述
Oct-HD是一款分布式可穿戴無線高密度肌電采集分析系統(tǒng)。每個模塊可同時采集64通道肌電信號及九軸運動姿態(tài)數(shù)據(jù)，能夠便捷地固定在肢體和軀干各部位。基于專利同步技術(shù)，系統(tǒng)最高支持512通道同步工作，實現(xiàn)在線和離線狀態(tài)下的多模塊同步采樣。內(nèi)置全通道阻抗檢測功能，可精準評估電極接觸質(zhì)量。配套軟件提供神經(jīng)元分解、肌電地形圖、肌纖維傳導(dǎo)速率等高級分析功能，支持一鍵操作，助力多學(xué)科研究。電控自鎖基站可安全固定和存儲采樣模塊，同時支持8通道輔助輸入和外部同步輸入輸出功能，滿足復(fù)雜實驗需求。

2、軟件優(yōu)勢

• 肌肉激活模式解讀、肌肉放電空間維度解析、運動單元解碼-神經(jīng)肌肉放電深層解讀；
• 肌電地形圖、神經(jīng)-肌肉傳導(dǎo)速度、神經(jīng)肌肉支配區(qū)識別、肌肉疲勞特征計算；
• 智能分析、簡單易用、無需編程、出具報告、作圖可直接用于論文中；
• 一鍵管理、一鍵配置模塊，告別繁瑣操作；

3、應(yīng)用場景

• 康復(fù)診斷與評定、運動科學(xué)、人機工效、手勢交互、機器人、假肢控制等領(lǐng)域。
• 多模態(tài)聯(lián)用：可與腦電、近紅外腦成像、運動生物力學(xué)、運動技能監(jiān)測、康復(fù)評定等設(shè)備聯(lián)合使用。

參考文獻：《表面肌電圖診斷技術(shù)臨床應(yīng)用》——李建華、王健主編
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