肌电图
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中文名： 肌电图 外文名： electromyography 记录方法： 记录肌肉动作电位的曲线 应 用： 食品质地检测、医学 缩 写： EMG |
肌电图（electromyogram，EMG）是指用肌电仪记录下来的肌肉生物电图形。对评价人在人机系统中的活动具有重要意义。可以采用专用的肌电图仪或多导生理仪进行测量。静态肌肉工作时测得的该图呈现出单纯相、混合相和干扰相三种典型的波形，它们与肌肉负荷强度有十分密切的关系。当肌肉轻度负荷时，图上出现孤立的、有一定间隔和一定频率的单个低幅运动单位电位，即单纯相；当肌肉中度负荷时，图上虽然有些区域仍可见到单个运动单位电位，但另一些区域的电位十分密集不能区分，即混合相；当肌肉重度负荷时，图上出现不同频率、不同波幅、且参差重叠难以区分的高幅电位，即干扰相。该图的定量分析比较复杂，必须借助计算机完成。常用的指标有积分肌电图、均方振幅、幅谱、功率谱密度函数及由功率谱密度函数派生的平均功率频率和中心频率等。 [1]
目录
描述方法
肌电图图谱 肌肉收缩时会产生微弱电流，在皮肤的适当位置附着电极可以测定身体表面肌肉的电流。电流强度随时间变化的曲线叫肌电图(electromyogram，EMG)。肌电图应用电子仪器记录肌肉在静止或收缩时的生物电信号，在医学中常用来检查神经、肌肉兴奋及传导功能等，以此确定周围神经、神经元、神经肌肉接头及肌肉本身的功能状态。1985年，托恩伯格（Tornberg）首次将肌电图用于食品科学领域。自此，肌电图技术开始用于食品质地的测量。该方法是一种相对简单的测量肌肉活动的方法，因为将电极贴在皮肤上，就可以测定接近皮肤表面的肌肉电位变化，也不干扰正常的咀嚼活动。
原理
肌纤维（细胞）与神经细胞一样，具有很高的兴奋性，属于可兴奋细胞。它们在兴奋时最先出现的反应就是动作电位，即发生兴奋处的细胞膜两侧出现的可传导性电位。肌肉的收缩活动就是细胞兴奋的动作电位沿着细胞膜传导向细胞深部（通过兴奋一收缩机制）进一步引起的。
肌纤维安静时只有静息电位，即在未受刺激时细胞膜内外两侧存在的电位差，也称为跨膜静息电位，或膜电位。静息电位表现为膜内较膜外为负。常规以膜外电位为零，则膜内电位约为-90mV。
肌肉或神经细胞受刺激而产生兴奋，在兴奋部位的静息膜电位发生迅速改变，首先是膜电位减小，达某一临界水平时，突然从负变成正的膜电位，然后以几乎同样迅速的变化，又回到负电位而恢复正常负的静息膜电位水平。这种兴奋时膜电位的一次短促、快速而可逆的倒转变化，便形成动作电位。它总是伴随着兴奋的产生和扩布，是细胞兴奋活动的特征性表现，也是神经冲动的标志。
一般情况下，肌纤维总是在神经系统控制下产生兴奋而发生收缩活动的。这个过程就是支配肌纤维的运动神经元产生兴奋，发放神经冲动(动作电位)并沿轴突传导到末梢，释放乙酰胆碱作为递质，实现运动神经一肌肉接头处的兴奋传递而后引起的。总之，肌纤维及其运动神经元在兴奋过程中发生的生物电现象正是其功能活动的表现。
肌电图测量正是基于以上生物电现象，采用细胞外记录电极将体内肌肉兴奋活动的复合动作电位引导到肌电图仪上，经过适当的滤波和放大，电位变化的振幅、频率和波形可在记录仪上显示，也可在示波器上显示。
仪器组成
肌电图仪通常由放大器、示波器、记录仪、监听器、刺激器和平均器等组成。平均器是现代肌电图机不可缺少的部分，其主要功能是从噪声中提取所需的电信号。另外，肌电图仪还有多种附件，如各式电极、示波器照相机等，有的还配有专用计算机以及电子记忆系统。利用计算机技术，可作肌电图的自动分析。
肌电图测量时可用电极大体有两类：一是皮肤表面电极，它是置于皮肤表面用以记录整块肌肉的电活动，以此来记录神经传导速度、脊髓的反射、肌肉的不自主运动等；二是同轴单心或双心针电极，它是插入肌腹用以检测运动单位电位。医学上常用针电极，插入受检的肌肉会引起疼痛，因此在测量食品质地时不可滥用。在相同的条件下，使用电极面积小者比面积大者记录的电位更大。因此，在食品质地分析时，使用较多的是皮肤表面电极。它的优点是不引起疼痛，也常在测定神经传导速度时用于记录诱发的EMG反应。表面电极通常为两个小圆盘(直径约8mm)或长方形(12mm×6mm)的不锈钢、锡或银板构成，安放在被检测EMG的肌肉覆盖皮肤表面，电极间距离视肌肉大小及检测范围而定。据报道，用表面电极测定咀嚼肌EMG时，若两极问的距离在3.5～40mm，则EMG平均电压随两极间距离的增大而增高；如两极间距达50ram，平均电压不再增高，反而有下降的趋势。在咀嚼肌EMG测量时一般两极间距可采用15～20ram。电极应与清洁的皮肤表面良好接触，在皮肤表面可涂以导电膏或生理盐水，皮肤电阻应小于10k12。接触不良或皮肤电阻太大时会发生干扰。表面电极不能用于引导深部肌肉的电活动，即使对表浅的小肌肉也不能用它来引导单个运动单位电位和EMG的高频成分。
分析方法
肌电图分析方法通常有两种，即数量分析和模拟分析。数量分析需测量EMG波形和波幅等，获得表示肌电活动特征性质的某些参数，如平均电压、放电次数、放电期时问、咀嚼周期、静息期时间等，可在不同食品或不同受试者之间进行EMG参数比较。此种分析方法的优点是较为准确，但测量计算过程较为复杂。模拟分析是直接观察比较不同受试者或不同食品间的EMG，从中发现某些EMG性质上的改变，可以进行经验性推断。此法比较简单易行，但是需要反复试验进行验证。
应用
在医学上通过此检查可以确定周围神经、神经元、神经肌肉接头及肌肉本身的功能状态。
肌电图检查 通过测定运动单位电位的时限、波幅，安静情况下有无自发的电活动，以及肌肉大力收缩的波型及波幅，可区别神经源性损害和肌源性损害，诊断脊髓前角急、慢性损害（如脊髓前灰质炎、运动神经元疾病），神经根及周围神经病变（例如肌电图检查可以协助确定神经损伤的部位、程度、范围和预后）。另外对神经嵌压性病变、神经炎、遗传代谢障碍神经病、各种肌肉病也有诊断价值。此外，肌电图还用于在各种疾病的治疗过程中追踪疾病的恢复过程及疗效。
在食品质地检测中，用使用常皮肤表面电极，它的优点是不引起疼痛，也常在测定神经传导速度时用于记录诱发的EMG反应。主要测的是咬肌和颞肌，控制咀嚼的两块主要肌肉，因为它们就在面颊下部，测定很方便，因而相关的研究较多。
Sakamoto等(1989)应用肌电图研究了43种食品的咀嚼形式，发现闭嘴时，咬肌的咀嚼能变化在3-108之间，张嘴时下腭的二腹肌咀嚼能变化在13～154之间。
1994年，Brown测定了成人吃口香糖时的肌电图，发现对于个人而言肌电图的重复性很好，而且具有一定的时间稳定性，但是不同人的肌电图差异显着。不过，在研究中，被测试者表示贴在脸上的电极不干扰正常的咀嚼活动。Brown证实，对每个个体和每种食品而言，咀嚼方式是比较稳定的。他们用肌电图测定了咀嚼速率、咀嚼的持续性、咀嚼功、食团的形成、吞咽过程等。
1998年，KohyaITIa等人用肌电图研究了米饭的质地，发现直链淀粉含量高的米饭需要咬肌的电活性也高。不同品种大米在咬第一口时的差异相当大。之后，K.hyama等人又报道了咀嚼次数、咀嚼时间、咀嚼持续期(由肌电图测定)与胶黏性的相关性要高于与硬度的相关性。他们还发现咀嚼方式在不同测试者之间的差异大于不同大米品种问的差异。
Kohyama等(2007)利用肌电图研究了人对块状和切细的食物(尺寸不同)的咀嚼行为。用塑料勺以随机的顺序提供给普通受试者一口量的(7克的块，等重切细样品，等体积切细样品)生胡萝卜、黄瓜、烤肉或鱼丸。受试者可以在试验前或不同试验之间用水漱口，不告诉受试者正在品尝的是何种样品，当他们每次吞咽样品后举手。结果表明，咬肌的活动与咀嚼力密切相关，表面肌电图显示较硬的食物，其咀嚼力越大，咬肌活动越大，咀嚼时间越长，咀嚼次数也越多。人在咀嚼柔韧的食物时，嚼得要慢一些。咀嚼速度也可以由EMG的咀嚼肌肉的工作时间和一个咀嚼周期的时间而定。要获得一定的营养，细切的食品由于体积的增加，而使咀嚼活动并不省力。等量的细切食品表现出增加或者至少相似的咀嚼难易度，但等体积细切的食品表现出咀嚼活动少。不管食品的软硬和韧性，细切的食物可能在消费起来反而更困难。