Электромиография - Electromyography

Не путать с другие виды электрографии.
Электромиография
ЭМГ - SIMI.jpg
ЭМГ от прекращения походки, слева внизу - необработанная ЭМГ, справа - выпрямленная картина
МКБ-9-СМ93.08
MeSHD004576

Электромиография (ЭМГ) является электродиагностическая медицина метод оценки и регистрации электрической активности, производимой скелетные мышцы.[1] ЭМГ проводится с использованием инструмент называется электромиограф произвести запись, названную электромиограмма. Электромиограф обнаруживает электрический потенциал генерируется мышцами клетки[2] когда эти клетки электрически или неврологически активированы. Сигналы могут быть проанализированы для обнаружения медицинских отклонений, уровня активации или порядка набора, или для анализа биомеханика движения людей или животных. В компьютерных науках EMG также используется в качестве промежуточного программного обеспечения в распознавание жеста к разрешению ввода физических действий в компьютер в качестве формы взаимодействие человека с компьютером.[3]

Медицинское использование

ЭМГ-тестирование имеет множество клинических и биомедицинских приложений. ЭМГ используется как диагностический инструмент для выявления нервно-мышечные заболевания, или как исследовательский инструмент для изучения кинезиология и расстройства моторного контроля. Сигналы ЭМГ иногда используются для направления ботулинический токсин или инъекции фенола в мышцы. Сигналы ЭМГ также используются в качестве управляющего сигнала для протез устройства, такие как протезы рук, рук и нижних конечностей

An акселеромиограф может использоваться для нервно-мышечный мониторинг в общей анестезии с нейромышечные препараты, чтобы избежать послеоперационная резидуальная кураризация (PORC).[4][5][6][7]

За исключением некоторых чисто первичных миопатических состояний, ЭМГ обычно выполняется с другим электродиагностическая медицина тест, измеряющий проводящую функцию нервов. Это называется исследования нервной проводимости (NCS). Игольчатая ЭМГ и NCS обычно показаны при боли в конечностях, слабости со стороны позвоночника. сдавление нерва или беспокойство по поводу других неврологических травм или расстройств.[8] Повреждение спинного нерва не вызывает боли в шее, средней части спины или люмбаго, и по этой причине доказательства не показали, что ЭМГ или NCS могут быть полезны в диагностике причин осевой боли в пояснице, боли в грудной клетке или боль в шейном отделе позвоночника.[8] Игольная ЭМГ может помочь в диагностике компрессии или травмы нерва (например, синдром запястного канала ), травмы нервных корешков (например, радикулит) и другие проблемы с мышцами или нервами. Менее распространенные медицинские условия включают: боковой амиотрофический склероз, миастения, и мышечная дистрофия.

Техника

Подготовка кожи и риски

Первым шагом перед введением игольчатого электрода является подготовка кожи. Обычно для этого достаточно просто очистить кожу спиртовой салфеткой.

Фактическое размещение игольчатого электрода может быть затруднительным и зависит от ряда факторов, таких как выбор конкретной мышцы и ее размер. Правильное размещение иглы для ЭМГ очень важно для точного представления мышца Представляет интерес, хотя ЭМГ более эффективна для поверхностных мышц, так как не может обойти потенциалы действия поверхностных мышц и обнаружить более глубокие мышцы. Кроме того, чем больше телесный жир у человека более слабый сигнал ЭМГ. При размещении датчика ЭМГ идеальное место находится на животе мышцы: по продольной средней линии. Брюшко мышцы также можно рассматривать как промежуточное звено между двигательной точкой (серединой) мышцы и точкой прикрепления сухожилия.[9]

Кардиостимуляторы и имплантированные кардиодефибрилляторы (ИКД) все чаще используются в клинической практике, и нет никаких доказательств того, что выполнение рутинных электродиагностических исследований на пациентах с этими устройствами представляет угрозу безопасности. Однако есть теоретические опасения, что электрические импульсы исследований нервной проводимости (NCS) могут ошибочно восприниматься устройствами и приводить к непреднамеренному подавлению или запуску вывода или перепрограммированию устройства. В общем, чем ближе место стимуляции к кардиостимулятору и отведениям для стимуляции, тем больше вероятность индуцирования напряжения достаточной амплитуды для подавления кардиостимулятора. Несмотря на такие опасения, немедленных или отсроченных побочных эффектов при рутинной NCS не поступало.[10]

Нет никаких известных противопоказаний для проведения игольчатой ​​ЭМГ или NCS у беременных. Кроме того, в литературе не сообщалось об осложнениях от этих процедур. Аналогичным образом, не сообщалось, что тестирование вызванного потенциала вызывало какие-либо проблемы, когда оно проводится во время беременности.[10]

Пациенты с лимфедема или пациентам с риском лимфедемы обычно рекомендуют избегать чрескожных процедур на пораженной конечности, а именно венепункции, чтобы предотвратить развитие или ухудшение лимфедемы или целлюлита. Несмотря на потенциальный риск, доказательства таких осложнений после венепункции ограничены. Нет опубликованных сообщений о целлюлите, инфекции или других осложнениях, связанных с ЭМГ, выполненной в условиях лимфедемы или предшествующей лимфодиссекции. Однако, учитывая неизвестный риск целлюлита у пациентов с лимфедемой, следует проявлять разумную осторожность при проведении игл в лимфедематозных областях, чтобы избежать осложнений. У пациентов с сильным отеком и натянутой кожей прокол кожи игольчатыми электродами может привести к хроническому выделению серозной жидкости. Возможная бактериальная среда такой серозной жидкости и нарушение целостности кожи могут увеличить риск целлюлита. Перед тем, как продолжить, врач должен взвесить потенциальные риски проведения исследования с необходимостью получения полученной информации.[10]

Электроды для регистрации поверхностных и внутримышечных ЭМГ

Есть два вида ЭМГ: поверхностная ЭМГ и внутримышечная ЭМГ. Поверхностная ЭМГ оценивает мышечную функцию, регистрируя мышечную активность с поверхности над мышцей на коже. Поверхностные электроды могут дать лишь ограниченную оценку мышечной активности. Поверхностная ЭМГ может быть записана парой электродов или более сложным набором из нескольких электродов. Требуется более одного электрода, поскольку записи ЭМГ отображают разность потенциалов (разность напряжений) между двумя отдельными электродами. Ограничения этого подхода заключаются в том, что записи поверхностных электродов ограничиваются поверхностными мышцами, на них влияет глубина подкожной клетчатки в месте записи, которая может сильно варьироваться в зависимости от веса пациента, и не может надежно различать между разряды соседних мышц.

Внутримышечная ЭМГ может выполняться с использованием записывающих электродов различных типов. Самый простой подход - монополярный игольчатый электрод. Это может быть тонкая проволока, вставленная в мышцу с поверхностным электродом в качестве ориентира; или две тонкие проволоки, вставленные в мышцу относительно друг друга. Чаще всего тонкопроволочные записи предназначены для исследований или кинезиологических исследований. Диагностические монополярные электроды ЭМГ обычно изолированы и достаточно жесткие, чтобы проникать в кожу, при этом только кончик обнажается, используя поверхностный электрод для сравнения. Иглы для инъекции терапевтического ботулинического токсина или фенола обычно представляют собой монополярные электроды, которые используют поверхностный эталон, однако в данном случае металлический стержень иглы для подкожных инъекций, изолированный так, чтобы обнажался только кончик, используется как для записи сигналов, так и для инъекции. . Чуть более сложным по конструкции является концентрический игольчатый электрод. Эти иглы имеют тонкую проволоку, встроенную в слой изоляции, который заполняет цилиндр иглы для подкожных инъекций, имеющей открытый стержень, и стержень служит электродом сравнения. Открытый конец тонкой проволоки служит активным электродом. В результате такой конфигурации сигналы имеют тенденцию быть меньше при записи с концентрического электрода, чем при записи с монополярного электрода, и они более устойчивы к электрическим артефактам от ткани, а измерения имеют тенденцию быть несколько более надежными. Однако, поскольку стержень обнажен по всей своей длине, поверхностная мышечная активность может испортить запись более глубоких мышц. Игольчатые электроды для ЭМГ с одним волокном имеют очень крошечные области записи и позволяют различать разряды отдельных мышечных волокон.

Для проведения внутримышечной ЭМГ, как правило, монополярный или концентрический игольчатый электрод вводят через кожу в мышечную ткань. Затем игла перемещается к нескольким точкам в расслабленной мышце, чтобы оценить как вводную активность, так и активность в покое в мышце. Нормальные мышцы демонстрируют кратковременный всплеск активации мышечных волокон при стимуляции движением иглы, но он редко длится более 100 мс. Двумя наиболее распространенными патологическими типами активности в покое в мышцах являются потенциалы фасцикуляции и фибрилляции. Потенциал фасцикуляции - это непроизвольная активация моторный блок внутри мышцы, иногда видимое невооруженным глазом как подергивание мышцы или поверхностными электродами. Однако фибрилляции обнаруживаются только с помощью игольчатой ​​ЭМГ и представляют собой изолированную активацию отдельных мышечных волокон, обычно в результате нервного или мышечного заболевания. Часто фибрилляции вызываются движением иглы (вводной активностью) и сохраняются в течение нескольких секунд или более после прекращения движения.

После оценки активности в состоянии покоя и вставки электромиограф оценивает активность мышцы во время произвольного сокращения. Оцениваются форма, размер и частота результирующих электрических сигналов. Затем электрод отводится на несколько миллиметров и снова анализируется активность. Это повторяется, иногда до тех пор, пока не будут собраны данные по 10–20 моторным единицам, чтобы сделать выводы о функции моторных единиц. Каждая дорожка электрода дает только очень локальную картину активности всей мышцы. Поскольку скелетные мышцы различаются по внутренней структуре, электрод необходимо размещать в разных местах для получения точного исследования.

Электромиография одного волокна оценивает задержку между сокращениями отдельных мышечных волокон в двигательной единице и является чувствительным тестом на дисфункцию нервно-мышечного соединения, вызванную лекарствами, ядами или такими заболеваниями, как миастения. Техника сложная и обычно выполняется только людьми со специальной подготовкой.

Поверхностная ЭМГ используется в ряде настроек; например, в физиотерапевтической клинике активация мышц отслеживается с помощью поверхностной ЭМГ, и пациенты имеют слуховой или визуальный стимул, который помогает им узнать, когда они активируют мышцу (биологическая обратная связь). Обзор литературы по поверхностной ЭМГ, опубликованной в 2008 г., пришел к выводу, что поверхностная ЭМГ может быть полезной для обнаружения наличия нервно-мышечного заболевания (уровень C, данные класса III), но данных, подтверждающих ее полезность для различения невропатических и нейропатических заболеваний, недостаточно. миопатические состояния или для диагностики конкретных нервно-мышечных заболеваний. ЭМГ могут быть полезны для дополнительного изучения утомляемости, связанной с синдромом постполиомиелита, и электромеханической функции при миотонической дистрофии (рейтинг уровня C, данные класса III).[10] В последнее время, с развитием технологий в спорте, sEMG стала одной из областей, в которой тренеры уделяют особое внимание сокращению случаев травм мягких тканей и повышению производительности игроков. Афон, стартап из Кремниевой долины, стал единственной компанией, у которой измерения подтверждены как точные и надежные по сравнению с системой sEMG медицинского уровня.

Некоторые штаты США ограничивают выполнение игольчатой ​​ЭМГ нефизиками. Нью-Джерси заявил, что его нельзя передать фельдшеру.[11][12] В Мичигане принят закон, согласно которому игольная ЭМГ является медицинской практикой.[13] Специальная подготовка по диагностике медицинских заболеваний с помощью ЭМГ требуется только в ординатуре и программах стипендий в области неврологии, клинической нейрофизиологии, нервно-мышечной медицины, а также физической медицины и реабилитации. Есть некоторые узкие специалисты в области отоларингологии, которые прошли выборочную подготовку по выполнению ЭМГ мышц гортани, и узкие специалисты в области урологии, акушерства и гинекологии, которые прошли выборочную подготовку по проведению ЭМГ мышц, контролирующих функцию кишечника и мочевого пузыря.

Максимальное произвольное сокращение

Одна из основных функций ЭМГ - увидеть, насколько хорошо можно активировать мышцу. Наиболее распространенный способ определения - выполнение максимальное произвольное сокращение (MVC) тестируемой мышцы.[14]

Мышечная сила, которая измеряется механически, обычно сильно коррелирует с показателями активации мышц ЭМГ. Чаще всего это оценивается с помощью поверхностных электродов, но следует понимать, что они обычно регистрируют только мышечные волокна в непосредственной близости от поверхности.

В зависимости от области применения обычно используются несколько аналитических методов определения активации мышц. Использование средней активации ЭМГ или пикового значения сокращения - дискуссионная тема. В большинстве исследований обычно используется максимальное произвольное сокращение как средство анализа пиковой силы и силы, создаваемой целевыми мышцами. Согласно статье, Пиковые и средние показатели выпрямленной ЭМГ: какой метод обработки данных следует использовать для оценки основных тренировочных упражнений ?,[15] пришли к выводу, что «средние данные выпрямленной ЭМГ (АРВ) значительно менее изменчивы при измерении мышечной активности основной мускулатуры по сравнению с переменной пиковой ЭМГ». Следовательно, эти исследователи предложили бы, чтобы «данные АРВ-ЭМГ должны регистрироваться вместе с пиковым показателем ЭМГ при оценке основных упражнений». Предоставление читателю обоих наборов данных приведет к повышению достоверности исследования и, возможно, к устранению противоречий внутри исследования.[16][17]

Прочие измерения

ЭМГ также можно использовать для определения степени утомляемости мышцы. Следующие изменения в сигнале ЭМГ могут означать: мышечная усталость: увеличение среднего абсолютного значения сигнала, увеличение амплитуда и продолжительность мышечного потенциала действия и общий сдвиг к более низким частотам. Наблюдение за изменениями различной частоты изменений - наиболее распространенный способ использования ЭМГ для определения уровня утомляемости. Более низкие скорости проводимости позволяют более медленные двигательные нейроны оставаться активным.[18]

А моторный блок определяется как один двигатель нейрон и все мышечные волокна это иннервирует. Когда срабатывает моторный блок, импульс (называемый потенциал действия ) переносится по двигательному нейрону к мышце. Область, где нерв контактирует с мышцей, называется нервномышечное соединение, или торцевая пластина двигателя. После того, как потенциал действия передается через нервно-мышечное соединение, потенциал действия возникает во всех иннервируемых мышечных волокнах этой конкретной двигательной единицы. Сумма всей этой электрической активности известна как потенциал действия двигательной единицы (MUAP). Эта электрофизиологическая активность нескольких двигательных единиц является сигналом, который обычно оценивается во время ЭМГ. Состав двигательной единицы, количество мышечных волокон на двигательную единицу, тип метаболизма мышечных волокон и многие другие факторы влияют на форму потенциалов двигательных единиц на миограмме.

Тестирование нервной проводимости также часто проводится одновременно с ЭМГ для диагностики неврологических заболеваний.

Некоторым пациентам процедура может показаться несколько болезненной, тогда как другие испытывают лишь небольшой дискомфорт при введении иглы. Тестируемая мышца или мышцы могут немного болеть в течение дня или двух после процедуры.

Разложение сигнала ЭМГ

Сигналы ЭМГ по существу состоят из наложенных потенциалов действия моторных единиц (MUAP) от нескольких моторных единиц. Для тщательного анализа измеренные сигналы ЭМГ могут быть разложенный в составляющие их MUAP. MUAP от разных моторных единиц, как правило, имеют разные характерные формы, в то время как MUAP, зарегистрированные одним и тем же электродом от одной и той же моторной единицы, обычно похожи. Примечательно, что размер и форма MUAP зависят от того, где расположен электрод по отношению к волокнам, и поэтому могут казаться разными, если электрод перемещается. Разложение EMG нетривиально, хотя было предложено много методов.

Обработка сигналов ЭМГ

Ректификация - это перевод необработанного сигнала ЭМГ в сигнал с одним полярность, обычно положительный. Цель выпрямления сигнала - гарантировать, что сигнал не будет усреднен до нуля из-за того, что необработанный сигнал ЭМГ имеет положительные и отрицательные компоненты. Используются два типа выпрямления: двухполупериодное и полуволновое.[19] Двухполупериодное выпрямление добавляет сигнал ЭМГ ниже базовой линии к сигналу выше базовой линии, чтобы получить условный сигнал, который является положительным. Если базовая линия равна нулю, это эквивалентно взятию абсолютная величина сигнала.[20][21] Это предпочтительный метод выпрямления, поскольку он сохраняет всю энергию сигнала для анализа. Полуволновое выпрямление отбрасывает часть сигнала ЭМГ, которая находится ниже базовой линии. При этом среднее значение данных больше не равно нулю, поэтому его можно использовать в статистическом анализе.


Выявление намерения человека использовать вспомогательные устройства управления

Сигналы ЭМГ широко используются для определения намерения пользователя потенциально управлять вспомогательными устройствами, такими как интеллектуальные инвалидные коляски, экзоскелеты и протезы. В прошлом веке исследователи предложили различные ручные функции для интерпретации сигналов ЭМГ. В последнее время используется методика сквозного глубокого обучения для определения намерений человека по необработанным сигналам изображения.[22]

Ограничения

Игольчатая ЭМГ, используемая в клинических условиях, имеет практическое применение, например, для выявления болезней. Однако игольчатая ЭМГ имеет ограничения в том, что она включает в себя произвольную активацию мышц и поэтому менее информативна для пациентов, не желающих или неспособных сотрудничать, детей и младенцев, а также для людей с параличом. Поверхностная ЭМГ может иметь ограниченное применение из-за врожденных проблем, связанных с поверхностной ЭМГ. Жировая ткань (жир) может повлиять на записи ЭМГ. Исследования показывают, что по мере увеличения жировой ткани активная мышца непосредственно под поверхностью уменьшалась. По мере увеличения жировой ткани амплитуда сигнала поверхностной ЭМГ непосредственно над центром активной мышцы уменьшалась. Регистрация сигналов ЭМГ обычно более точна для людей с более низкой жировой прослойкой и более эластичной кожей, таких как молодые люди, по сравнению со старыми. Перекрестный разговор между мышцами происходит, когда сигнал ЭМГ от одной мышцы мешает сигналу другой мышцы, что ограничивает надежность сигнала тестируемой мышцы. Поверхностная ЭМГ ограничена из-за недостаточной надежности глубоких мышц. Глубокие мышцы нуждаются в интрузивных и болезненных внутримышечных проводах, чтобы получить сигнал ЭМГ. Поверхностная ЭМГ может измерять только поверхностные мышцы, и даже тогда трудно сузить сигнал до одной мышцы.[23]

Электрические характеристики

Источником электричества является мышца мембранный потенциал около –90 мВ.[24] Измеренные потенциалы ЭМГ находятся в диапазоне от менее 50 мкВ до 30 мВ, в зависимости от наблюдаемой мышцы.

Типичная частота повторения мышц моторный блок частота возбуждения составляет около 7–20 Гц, в зависимости от размера мышцы (глазные мышцы по сравнению с сидячими (ягодичными) мышцами), предыдущего повреждения аксонов и других факторов. Повреждение двигательных агрегатов можно ожидать в диапазоне от 450 до 780 мВ.[25]

Результаты процедуры

Нормальные результаты

Мышечная ткань в состоянии покоя обычно электрически неактивна. После того, как электрическая активность, вызванная раздражением при введении иглы, утихнет, электромиограф не должен обнаруживать аномальной спонтанной активности (т. Е. Мышца в состоянии покоя должна быть электрически бесшумной, за исключением области нервномышечное соединение, который при нормальных обстоятельствах очень спонтанно активен). Когда мышца сокращается произвольно, потенциалы действия начинают появляться. По мере увеличения силы мышечного сокращения все больше и больше мышечных волокон производят потенциалы действия. Когда мышца полностью сокращена, должна появиться беспорядочная группа потенциалов действия разной скорости и амплитуды (полный набор и интерференционная картина).

Аномальные результаты

Результаты ЭМГ варьируются в зависимости от типа расстройства, продолжительности проблемы, возраста пациента, степени готовности пациента к сотрудничеству, типа игольчатого электрода, используемого для исследования пациента, и ошибки выборки с точки зрения количества исследуемых областей в пределах одной мышцы и общего числа исследованных мышц. Интерпретация результатов ЭМГ обычно лучше всего выполняется человеком, информированным на основе целенаправленного анамнеза и физического обследования пациента, а также в сочетании с результатами других соответствующих диагностических исследований, проведенных, включая, что наиболее важно, исследования нервной проводимости, но также, где это уместно, исследования изображений такие как МРТ и УЗИ, биопсия мышц и нервов, мышечные ферменты и серологические исследования.

Аномальные результаты могут быть вызваны следующими заболеваниями (обратите внимание, что это не исчерпывающий список состояний, которые могут привести к аномальным исследованиям ЭМГ):

История

Первые задокументированные эксперименты с ЭМГ начались с Франческо Реди Работы в 1666 году. Реди обнаружил узкоспециализированную мышцу электрического ската (Электрический угорь ) вырабатываемая электроэнергия. К 1773 году Уолш смог продемонстрировать, что мышечная ткань рыбы-угря может генерировать искру электричества. В 1792 г. вышло издание под названием De Viribus Electricitatis в Motu Musculari Commentarius появился, написанный Луиджи Гальвани, в котором автор продемонстрировал, что электричество может инициировать сокращение мышц. Шесть десятилетий спустя, в 1849 году, Эмиль дю Буа-Реймон обнаружил, что также можно регистрировать электрическую активность во время произвольного сокращения мышц.[26] Первая фактическая запись этой деятельности была сделана Марей в 1890 году, который также ввел термин электромиография.[27] В 1922 году Гассер и Эрлангер использовал осциллограф чтобы показать электрические сигналы от мышц. Из-за стохастической природы миоэлектрического сигнала при его наблюдении можно было получить только приблизительную информацию. Возможности обнаружения электромиографических сигналов неуклонно улучшались с 1930-х по 1950-е годы, и исследователи начали более широко использовать улучшенные электроды для исследования мышц. AANEM был основан в 1953 году как одно из нескольких действующих в настоящее время медицинских обществ, проявляющих особый интерес к развитию науки и клиническому использованию этого метода. Клиническое использование поверхностной ЭМГ (пЭМГ) для лечения более специфических заболеваний началось в 1960-х годах. Хардик и его исследователи были первыми (1966) практиками, использовавшими sEMG. В начале 1980-х годов Крам и Стегер представили клинический метод сканирования различных мышц с помощью устройства измерения ЭМГ.[28]

12.07.1954 Клиника Мейо, Медицинская лаборатория ЭМГ. Эрвин Л. Шмидт в кресле, рука Милдред Виндесхайм держит электрод.

Исследования начались в клинике Mayo в Рочестере, штат Миннесота, под руководством доктора Эдварда Х. Ламберта, доктора медицины, доктора философии (1915–2003) в начале 1950-х годов. Доктор Ламберт, "известный как" отец EMG ... "[29] с помощью своего техника-исследователя Эрвин Л. Шмидт, инженер-электрик-самоучка, разработал машину, которую можно было перенести из лаборатории ЭМГ, и которая была относительно простой в использовании. Поскольку в то время у осциллографов не было функций «хранения» или «печати», спереди на шарнире крепилась камера Polaroid. Он был синхронизирован с фото сканированием. Студенты, обучающиеся в Mayo, вскоре узнали, что это был инструмент, который им тоже нужен. Поскольку Мэйо не заинтересован в маркетинге своих изобретений, г-н Шмидт продолжал развивать их в своем подвале в течение десятилетий, продавая их под названием ErMel Inc.

Лишь в середине 80-х годов прошлого века методы интеграции электродов были достаточно развиты, чтобы позволить серийное производство необходимых небольших и легких приборов и усилителей. В настоящее время имеется в продаже ряд подходящих усилителей. В начале 1980-х годов стали доступны кабели, которые вырабатывали сигналы в желаемом диапазоне микровольт. Недавние исследования привели к лучшему пониманию свойств записи поверхностной ЭМГ. Поверхностная электромиография все чаще используется для записи данных с поверхностных мышц в клинической или клинической практике. кинезиологический протоколы, в которых внутримышечные электроды используются для исследования глубоких мышц или локальной мышечной активности.

Есть много приложений для использования EMG. ЭМГ используется в клинической практике для диагностики неврологических и нервно-мышечных проблем. Он используется для диагностики в лабораториях по изучению ходьбы и врачами, обученными использованию биологической обратной связи или эргономической оценки. ЭМГ также используется во многих типах исследовательских лабораторий, в том числе в тех, которые занимаются биомеханика, моторный контроль, нервно-мышечная физиология, двигательные расстройства, контроль осанки и физиотерапия.

Исследование

ЭМГ можно использовать для определения изометрический мышечная активность при отсутствии движения. Это позволяет определить класс незаметных неподвижных жестов для управления интерфейсами незаметно и без нарушения окружающей среды. Эти сигналы могут использоваться для управления протезом или в качестве управляющего сигнала для электронного устройства, такого как мобильный телефон или КПК.[нужна цитата ].

Сигналы ЭМГ предназначены для управления системами полета. Группа человеческих чувств в Исследовательский центр НАСА Эймса в Моффетт Филд, CA стремится продвигать человеко-машинные интерфейсы путем прямого подключения человека к компьютеру. В этом проекте сигнал EMG используется вместо механических джойстиков и клавиатур. ЭМГ также использовалась в исследованиях «носимой кабины», в которой используется ЭМГ. жесты для управления переключателями и ручками управления, необходимыми для полета, в сочетании с дисплеем в очках.

Распознавание глухой речи распознает речь, наблюдая за ЭМГ-активностью мышц, связанных с речью. Он предназначен для использования в шумной обстановке и может быть полезен людям без голосовые связки и люди с афазия.

ЭМГ также использовался в качестве управляющего сигнала для компьютеров и других устройств. Интерфейсное устройство на основе переключателя EMG может использоваться для управления движущимися объектами, такими как мобильные роботы или электрическая инвалидная коляска.[30] Это может быть полезно для людей, которые не могут управлять инвалидной коляской с джойстиком. Записи поверхностной ЭМГ также могут быть подходящим сигналом управления для некоторых интерактивных видеоигр.[31]

В 1999 году программа ЭМГ под названием Echidna использовалась, чтобы позволить мужчине с синдромом запертости отправить сообщение на компьютер. Эта программа, которая теперь называется NeuroSwitch, разработанная Control Bionics, позволяет людям с тяжелыми формами инвалидности общаться с помощью текстовых сообщений, электронной почты, SMS, голосовых сообщений, генерируемых компьютером, а также управлять компьютерными играми и программами, а также - через Интернет - роботами телеприсутствия Anybots.

Совместный проект с участием Microsoft, то Вашингтонский университет в Сиэтл, а Университет Торонто в Канада исследовал использование мышечных сигналов от жестов рук в качестве устройства интерфейса.[32] А патент на основании этого исследования было отправлено 26 июня 2008 г.[33]

В сентябре 2019 года Facebook купил стартап CTRL-labs, который работал над EMG. [34]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Камен, Гэри. Электромиографическая кинезиология. В Robertson, DGE et al. Методы исследования в биомеханике. Шампейн, Иллинойс: Human Kinetics Publ., 2004.
  2. ^ Электромиография в Национальной медицинской библиотеке США Рубрики медицинской тематики (MeSH)
  3. ^ Кобыларз, Джонатан; Bird, Jordan J .; Faria, Diego R .; Рибейро, Эдуардо Паренте; Экарт, Анико (07.03.2020). «Недурно: невербальное взаимодействие человека и робота посредством классификации ЭМГ в реальном времени с помощью индуктивного и контролируемого трансдуктивного обучения». Журнал окружающего интеллекта и гуманизированных вычислений. ООО "Спрингер Сайенс энд Бизнес Медиа". Дои:10.1007 / s12652-020-01852-z. ISSN  1868-5137.
  4. ^ Харви А.М., Масланд Р.Л .: Действие дюраризующих препаратов на человека. Журнал фармакологии и экспериментальной терапии, Vol. 73, Выпуск 3, 304-311, 1941
  5. ^ Ботельо, Стелла Ю. (1955). «Сравнение одновременно регистрируемой электрической и механической активности у пациентов с миастенией и у частично кураризованных нормальных людей». Американский журнал медицины. 19 (5): 693–6. Дои:10.1016 / S0002-9343 (55) 80010-1. PMID  13268466.
  6. ^ Christie, T.H .; Черчилль-Дэвидсон, Х. (1958). «Нервный стимулятор Больницы Святого Томаса в диагностике длительного апноэ». Ланцет. 1 (7024): 776. Дои:10.1016 / S0140-6736 (58) 91583-6. PMID  13526270.
  7. ^ Engbaek, J .; Ostergaard, D .; Виби-Могенсен, Дж. (1989). «Двойная импульсная стимуляция (DBS): новый образец нервной стимуляции для выявления остаточного нервно-мышечного блока». Британский журнал анестезии. 62 (3): 274–8. Дои:10.1093 / bja / 62.3.274. PMID  2522790. S2CID  32733775.
  8. ^ а б Североамериканское общество позвоночника (Февраль 2013), «Пять вещей, которые должны задать вопросы врачам и пациентам», Мудрый выбор: инициатива Фонд ABIM, Североамериканское общество позвоночника, получено 25 марта 2013, который цитирует
  9. ^ https://www.delsys.com/Attachments_pdf/TN101%20-%20EMG%20Sensor%20Placement-web.pdf
  10. ^ а б c d «Не найдено - Американская ассоциация нервно-мышечной и электродиагностической медицины». www.aanem.org.
  11. ^ Артур К. Ротман, доктор медицины, против Селективной страховой компании Америки, Верховный суд Нью-Джерси, 19 января.
  12. ^ Апелляционный суд Техаса, Третий округ, в Остине, дело № 03-10-673-CV. 5 апреля 2012 г.
  13. ^ Раздел 333.17018 Законы штата Мичиган http://legislature.mi.gov/doc.aspx?mcl-333-17018
  14. ^ Бем, Д.Г., Уиттл, Дж., Баттон, Д., и Пауэр, К. (2002). Межмышечные различия в активации. Мышцы и нервы. 25 (2); 236-243.
  15. ^ Hibbs, A.E., Thompson, K.G., French, D.N., Hodgson, D., Spears, I.R. Пиковые и средние показатели выпрямленной ЭМГ: какой метод обработки данных следует использовать для оценки основных тренировочных упражнений? Журнал электромиографии и кинезиологии. 21 (1), 102 - 111. 2011.
  16. ^ Бьюкенен, Т.С., Ллойд, Д.Г., Манал, К., и Безье, Т.Ф. (2004). Нейромышечно-скелетное моделирование: оценка мышечных сил, моментов и движений в суставах на основе измерений нейронной команды. Журнал прикладной биомеханики, 20 (4), 367.
  17. ^ Гальперин, И., Абударда, С. Дж., Баттон, Д. К., Андерсен, Л. Л., и Бем, Д. Г. (2014). РОЛИКОВЫЙ МАССАЖЕР УЛУЧШАЕТ ДВИЖЕНИЕ ПЛАНТАРНЫХ ФЛЕКСОРНЫХ МЫШЦ БЕЗ ПОСЛЕДУЮЩЕГО УМЕНЬШЕНИЯ СИЛОВЫХ ПАРАМЕТРОВ. Международный журнал спортивной физиотерапии, 9 (1), 92.
  18. ^ Цифрек, М., Медведь, В., Тонкович, С., & Остодич, С. (2009). Оценка мышечной усталости на основе поверхностной ЭМГ в биомеханике. Клиническая биомеханика, 24 (4), 327-340.
  19. ^ Raez, M.B.I .; Hussain, M.S .; Мохд-Ясин, Ф. (23 марта 2006 г.). «Методы анализа сигналов ЭМГ: обнаружение, обработка, классификация и приложения». Биол. Процедуры. В сети. 8 (8): 11–35. Дои:10.1251 / bpo115. ЧВК  1455479. PMID  16799694.
  20. ^ Weir, JP; Вагнер, LL; Хауш, Т.Дж. (1992). «Линейность и надежность зависимости IEMG от крутящего момента для сгибателей предплечья и разгибателей ног». Американский журнал физической медицины и реабилитации. 71 (5): 283–287. Дои:10.1097/00002060-199210000-00006. PMID  1388975. S2CID  25136951.
  21. ^ Vrendenbregt, J; Рау, G; Хауш (1973). «Поверхностная электромиография в зависимости от силы, длины мышц и выносливости». Новые разработки в электромиографии и клинической нейрофизиологии: 607–622.
  22. ^ Джафарзаде, Мохсен; Хасси, Дэниел Кертисс; Тадесс, Йонас (2019). Подход глубокого обучения к управлению протезами рук с помощью сигналов электромиографии. Международный симпозиум IEEE по измерениям и контролю в робототехнике (ISMCR) 2019 г. IEEE. С. A1-4. arXiv:1909.09910. Дои:10.1109 / ISMCR47492.2019.8955725.
  23. ^ Kuiken, TA; Лоури, Стойкоб (апрель 2003 г.). «Влияние подкожного жира на амплитуду миоэлектрического сигнала и перекрестные помехи». Международное протезирование и ортопедия. 27 (1): 48–54. Дои:10.3109/03093640309167976. PMID  12812327.
  24. ^ Нигг B.M., и Herzog W., 1999. биомеханика скелетно-мышечной системы. Вайли. Стр .: 349.
  25. ^ Паттерсон, Джон Р. "Fitwise". Кастильо. Брайан Т. Получено 24 июн 2009.
  26. ^ Финкельштейн, Габриэль (2013). Эмиль дю Буа-Реймон. Кембридж, Массачусетс; Лондон, Англия: MIT Press. С. 97–114. ISBN  9780262019507.
  27. ^ Reaz, M. B. I .; Hussain, M. S .; Мохд-Ясин, Ф. (2006). «Методы анализа сигналов ЭМГ: обнаружение, обработка, классификация и применение (коррекция)». Биологические процедуры онлайн. 8: 163. Дои:10.1251 / bpo124. ISSN  1480-9222. ЧВК  1622762. PMID  19565309.
  28. ^ Cram, JR .; Steger, JC. (Июнь 1983 г.). «ЭМГ сканирование в диагностике хронической боли». Саморегулирование биологической обратной связи. 8 (2): 229–41. Дои:10.1007 / BF00998853. PMID  6227339. S2CID  34613989.
  29. ^ "Эдвард Х. Ламберт | Фонд AANEM".
  30. ^ Андреасен, DS .; Габберт Д.Г.: Переключатель EMG для инвалидных колясок с электроприводом, RESNA 2006. [1]
  31. ^ Парк, ДГ .; Ким, ХК. Muscleman: Беспроводное устройство ввода для боевых действий, основанное на сигнале ЭМГ и ускорении предплечья человека. [2]
  32. ^ Сюй, Джереми (2009-10-29). «Будущее видеоигр: мышечные датчики». Живая наука. Получено 2010-01-16.
  33. ^ «Распознавание жестов по сигналам ЭМГ предплечья». Ведомство США по патентам и товарным знакам. 2008-06-26. Архивировано из оригинал на 2017-01-12. Получено 2010-01-16.
  34. ^ Статт, Ник (23.09.2019). «Facebook приобретает стартап CTRL-Labs в области нейроинтерфейса для создания браслета для чтения мыслей». Грани. Получено 2019-09-27.

дальнейшее чтение

  • Пайпер, Х .: Elektrophysiologie menschlicher Muskeln. Берлин, Дж. Спрингер, 1912 г.

внешняя ссылка