الکترومیوگرافی

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
پرش به: ناوبری، جستجو
الکترومیوگرافی
مداخله درمانی
آی‌سی‌دی-۹-سی‌ام: ۹۳٫۰۸
سمپ D004576

الکترومیوگرافی، یا ماهیچه‌نگاری برقی (به انگلیسی: Electromyography) به صورت مخفف ای‌ام‌جی (EMG) تکنیکی است برای محاسبه و ضبط حالات عضلات بدن در مواقع انقباض و انبساط که از دستگاهی به نام ماهیچه‌نگار برقی (electromyograph) که به نتایج آن ماهیچه‌نگاشت (Electromyogram) گفته می‌شود.

ماهیچه‌نگاشت پالس‌های تولید شده از سلول‌های ماهیچه‌ای را در حالات انبساط و انقباض دریافت می‌کند.

اصول اساسی[ویرایش]

الکترومایوگرافی (EMG) مطالعه عملکرد عضله از طریق تحلیل سیگنالهای الکتریکی تولید شده حین انقباضات عضلانی است. EMG اغلب به طور نادرستی بوسیله پزشکان و محققان به کار گرفته می شود. EMG اندازه‌گیری سیگنال الکتریکی همراه با تحریک عضله است که می تواند شامل عضلات ارادی و غیر ارادی شود. وضعیت EMG انقباضات عضله ارادی به میزان کشش بستگی دارد. واحد عملکردی انقباض عضله یک واحد حرکتی (motor unit) است که متشکل است از یک نورون حرکتی آلفا منفرد و تمام فیبرهایی که از آن منشعب می شوند. وقتی پتانسیل عمل (impulse) عصب حرکتی که فیبر را تغذیه می کند به آستانه دپلاریزاسیون برسد فیبر عضله منقبض می شود. دپلاریزاسیون باعث ایجاد میدان الکترومغناطیسی می شود و این پتانسیل به عنوان ولتاژ اندازه گرفته می شود. دپلاریزاسیون که در طول غشا عضله منتشر می شود یک پتانسیل عمل عضله است. پتانسیل عمل واحد حرکتی (m.u) مجموع پتانسیل عملهای منفرد تمامی فیبرهای یک واحد حرکتی است. بنابراین سیگنال EMG جمع جبری تمام پتانسیل عملهای واحدهای حرکتی موجود در ناحیه ای است که الکترود در آنجا قرار گرفته است. ناحیه قرار گرفتن الکترود معمولاً شامل بیش از یک واحد حرکتی است زیرا فیبرهای عضلانی واحدهای حرکتی مختلف در تمام طول عضله در ترکیب با هم قرار دارند. هر بخش از عضله می تواند حاوی فیبرهای متعلق به حدود ۲۰ تا ۵۰ واحد حرکتی باشد. یک واحد حرکتی مستقل می تواند دارای ۳ تا ۲۰۰۰ فیبر عضله باشد. عضلاتی که پنج حرکت را در کنترل دارند از تعداد فیبر عضلانی کمتری به ازای هر واحد حرکتی برخوردارند. (معمولاً کمتر از ۱۰ فیبر به ازای هر واحد حرکتی). در مقابل عضلاتی که محدوده وسیعی از حرکات را در کنترل دارند دارای ۱۰۰ تا ۱۰۰۰ فیبر در هر واحد حرکتی می باشند. در خلال انقباضات عضلانی ترتیب خاصی وجود دارد به این صورت که واحدهای حرکتی با فیبر عضلانی کمتر در ابتدا و سپس واحدهای حرکتی دارای فیبرهای عضلانی بیشتر منقبض می شوند. تعداد واحدهای حرکتی در عضلات در بدن متغیر است.

انواع[ویرایش]

دو نوع اصلی EMG داریم: بالینی (که گاهی مواقع EMG تشخیصی نامیده می شود) و Kinesiological. EMG تشخیصی که معمولاً به وسیله پزشک یا متخصص اعصاب یا متخصص طب فیزیکی انجام می شود، مطالعه مشخصات پتانسیل عمل واحد حرکتی از نظر مدت و دامنه است و برای کمک به تشخیص آسیب شناسی اعصاب انجام می شود با این روش همچنین می توان دشارژهای خودبخودی عضله در حال استراحت را ارزیابی کرد و یا فعالیت یک واحد حرکتی منفرد را ایزوله نمود. Kine Siological EMG نوعی EMG است که با تحلیل حرکت مرتبط است. این نوع از EMG رابطه بین عملکرد عضله با حرکت بخشهای مختلف بدن را ارزیابی می کند و زمان بندی فعالیت عضله با حرکت را مورد بررسی قرار می دهد. به علاوه بسیاری از مطالعات در تلاشند تا قدرت عضله و نیروی تولید شده در عضله را بررسی کنند.

سایر متغیرها[ویرایش]

رابطه‌ای بین EMG با بسیاری از متغیرهای بیومکانیکی وجود دارد. با در نظر گرفتن انقباضات ایزومتریک، رابطه ای مثبت در افزایش کشش عضله و دامنه سیگنال ثبت شده EMG وجود دارد. اگر چه یک زمان تاخیر وجود دارد و به این دلیل است که دامنه EMG به صورت مستقیم با build-up کشش ایزومتریک در تطابق نیست. برای تخمین قدرت تولید شده از روی سیگنال EMG می بایست دقت زیادی کرد چون اعتبار رابطه نیرو با دامنه وقتی تعداد زیادی عضله از یک مفصل منشعب شده‌اند یا یک عضله به مفاصل متعددی وصل است خیلی قطعی نیست. در بررسی فعالیت یک عضله با توجه به انقباضات Concentric و eccentric مشخص می شود که انقباضات eccentric نسبت به انقباضات concentric در مقابل نیروی وارده برابر فعالیت کمتری در عضله تولید می کنند. همراه با خستگی عضله، کاهش در میزان کشش عضله اغلب همراه با دامنه ثابت یا حتی بیشتر در فعالیت عضله مشاهده می شود. بخش پر فرکانس سیگنال همراه با خستگی فرد افت می کند و می تواند به صورت کاهش در فرکانس مرکزی سیگنال عضله دیده شود. در خلال حرکت رابطه ای تقریبی بین EMG و سرعت حرکت مشاهده می شود. رابطه ای معکوس بین قدرت انقباض تولید شده بوسیله انقباض Concentric و سرعت حرکت وجود دارد در حالیکه eccentric توانایی حمل وزنه بیشتر با سرعت بیشتری را دارد. به عنوان مثال اگر وزنه ای بزرگ و سنگین را به سرعت ولی با کنترل پائین ببرید آن وزنه را با استفاده از انقباض eccentric پائین برده‌اید. شما قادر نخواهید بود که وزنه را با همان سرعت پائین بردن، بالا ببرید (انقباض Concentric). نیروی تولید شده لزوماً بیشتر نخواهد بود اما شما توانستید وزنه بیشتری را حمل کنید و فعالیت EMG در عضلات مورد استفاده کمتر بوده است. بنابراین رابطه‌ای معکوس برای انقباضات Concentric و رابطه ای مثبت برای انقباضات eccentric از نظر سرعت حرکت وجود دارد. از نقطه نظر ثبت سیگنال EMG, دامنه پتانسیل عمل واحد حرکتی به عوامل مختلفی بستگی دارد نظیر: قطر فیبر عضله، فاصله بین فیبر عضله فعال و محل آشکار سازی (ضخامت چربی بافت) و خصوصیات فیلترینگ خود الکترود. هدف اصلی بدست آوردن سیگنالی بدون نویز است (مثلاً ً آرتی فکت حرکتی، آرتی فکت Hz ۶۰ و...) بنابراین نوع الکترود و خصوصیات تقویت کننده نقش حیاتی در بدست آوردن سیگنال بدون نویز ایفا می کند.

الکترودها[ویرایش]

برای Kine Siological EMG دو نوع اصلی الکترود وجود دارد: سطحی و سیستم باریک الکترودهای سطحی خود به دو گروه تقسیم می شوند. گروه اول الکترودهای فعال که در سطح آنها آمپلی فایر وجود دارد و امپدانس را بهبود می بخشد. (برای این الکترودها نیازی به استفاده از ژل نیست و این الکترودها آرتی فکت حرکتی را کاهش و نسبت سیگنال به نویز را افزایش می دهند). الکترود دیگر، الکترود غیر فعال (Passive) است که سیگنال EMG را بدون آمپلی فایر درونی آشکارسازی می کنند و لذا کاهش تمام مقاومتهای پوست تا حد ممکن برای آن اهمیت می یابد (لذا نیاز به ژل هادی و آماده‌سازی پوست دارند). با الکترود غیر فعال نسبت سیگنال به نویز کاهش یافته و بسیاری از آرتی فکتهای حرکتی با تقویت سیگنال اصلی، تقویت می شوند. مزیتهای الکترود سطحی این است که کاربرد آنها بدون درد است، قابلیت تکرار بیشتری دارند، کاربرد آنها ساده است و برای کاربردهای حرکتی مناسب است. عدم مزیت الکترودهای سطحی این است که ناحیه آشکارسازی آنها وسیع بوده و لذا پتانسیل‌هایی از عضلات کناری نیز ثبت می کنند. به علاوه این الکترودها تنها برای عضلات سطحی کاربرد دارند.

الکترودهای سیم باریک برای ورود به درون عضله به یک سوزن نیاز دارند. مزایای الکترودهای سوزنی (سیم باریک Fine-wire) عبارتند از: پهنای باند وسیع، ناحیه آشکارسازی اختصاصی تر، توانایی مطالعه عضلات عمقی، جداسازی بخشهای مشخص عضلات بزرگ و توانایی مطالعه عضلات کوچک که آشکارسازی آنها به دلیل اثر عضلات کناری (cross-talk) با الکترودهای سطحی غیر ممکن است. عدم مزیتهای این الکترود اینها می باشند که فروکردن سوزن باعث ایجاد ناراحتی می شود، ناراحتی باعث افزایش گرفتگی و سفتی در عضله می گردد، برخی مواقع گرفتگی عضله رخ می دهد، الکترودها تکرارپذیری کمتری دارند چون قراردادن مجدد سوزن و سیم نازک در همان محل قبلی در عضله مشکل است. به علاوه ممکن است که فرد برای تعیین دقیق محل الکترود آن را تکان دهد و باعث افزایش ناراحتی بیمار شود. با این وجود برای برخی عضلات مشخص الکترودهای سوزنی تنها امکان برای بدست آوردن اطلاعات می باشند.

تفاوتهای موجود بین نتایج الکترودهای سطحی و سوزنی به دلیل تفاوت در پهنای باند آنهاست. الکترودهای سوزنی دارای فرکانس بالاتری هستند و فعالیت یک واحد حرکتی را نیز ثبت می کنند. پهنای باند آنها بین ۲ تا Hz ۱۰۰۰ است در حالیکه پهنای باند الکترودها سطحی بین ۱۰ تا Hz ۶۰۰ می باشد.

طراحی های الکترودی[ویرایش]

صرفنظر از نوع الکترود مورد استفاده، برخی از طراحی های الکترودی می توانند به افزایش نویز ناخواسته کمک کنند. طراحی تک قطبی ساده ترین شکل ممکن است که در آن تنها یک الکترود و یک زمین وجود دارد. با این وجود این طراحی سیگنالهای ناخواسته بیشتری نسبت به سایر روشها جمع آوری می کند. طراحی دو قطبی روشی است که در تحلیل حرکت به طور شایعی به کار می رود. در این طراحی دو الکترود و یک زمین وجود دارد. این روش به این صورت است که در آن سیگنالهای مشترک بین دو الکترود به عنوان نویز در نظر گرفته می شود و حذف می گردند و آنچه بین دو الکترود متفاوت است به عنوان سیگنال مورد نظر نگهداری می شود. این روش به عنوان سیستم تقویت اختصاصی نامیده می شود و کمتر تحت تاثیر تداخل عضلات کناری یا عمقی قرار دارد. طراحی سوم ترکیب از دو سیستم اختصاصی است. در این سیستم سه الکترود فعال و یک زمین وجود دارد. بنابراین در اینجا دو جفت سیگنال دو قطبی داریم که به صورت اختصاصی تقویت می شوند. این روش ناحیه آشکارسازی کوچک تری دارد و لذا نویز آن از روش دو قطبی کمتر است. این روشهای طراحی الکترودها بسته به سیستم تقویت کننده خریداری شده منحصربه‌فردند و حداقل یک سیستم دو قطبی مورد نیاز است.

تقویت کننده ها[ویرایش]

بسیاری دیگر از خصوصیات تقویت کننده ها نیز می بایست مورد توجه قرار گیرند: اولین آنها نسبت سیگنال به نویز است. این نسبتی است بین سیگنالهای مفید به سیگنالهای ناخواسته و معیاری است بر کیفیت سیگنال تقویت شده هر چه این نسبت بیشتر باشد، کاهش نویز بیشتر بوده است. الکترودهایی که روی خود یک پیش تقویت کننده دارند دارای نسبت سیگنال به نویز بسیار بالایی می باشند. بهره تقویت کننده نیز مهم می باشد که عبارت است از مقدار تقویتی که به سیگنال اعمال می شود و می بایست آنقدر باشد که دامنه خروجی به یک ولت برسد. خصوصیت دیگر تقویت کننده پهنای باند است که به صورت محدوده فرکانسهای قابل جمع آوری تقویت کننده تعریف می شود. پهنای باند می بایست هم آنقدر زیاد باشد که فرکانسهای کم آرتی فکت حرکتی را حذف کند و هم آنقدر کم باشد که حداقل تضعیف سیگنال را داشته باشیم. به طور کلی به این معناست که باید در محدوده Hz ۶۰۰- ۰ برای الکترود سطحی و Hz ۱۰۰۰ – ۰ برای الکترود سوزنی باشد. استفاده از Nyquest theorem بدین مناست که فرد باید نمونه گیری را در حداقل Hz ۱۲۰۰ برای الکترود سطحی و Hz ۲۰۰۰ برای الکترود سوزنی انجام دهد تا از جمع آوری تمام سیگنالها مطمئن شود. یکبار که سیگنالها ثبت شدند سپس می توان از یک فیلتر بالا گذر ۱۰-۱۵Hz (High-Pass) برای حذف آرتی فکت حرکتی استفاده کرد (برخی ترجیح می دهند که از یک فیلتر آنالوگ در پایانه جلویی استفاده کنند ولی من ترجیح می دهم آرتی فکت حرکتی را پس از جمع آوری حذف کنم). می بایست این اطمینان فراهم باشد که تمام فیلترهای مورد استفاده دارای انتقال فاز صفر می باشند. توانایی آمپلی فایر اختصاصی در حذف سیگنال حالت عادی، نسبت حذف حالت عادی نامیده می شود. نسبت حذف حالت عادی هر چه بالاتر باشد، حذف سیگنال عادی (نویز) بهتر صورت می گیرد. مقدار ۱۰۰۰0 (dB 80) مورد نظر و مطلوب است. ورودی و امپدانس سیستم می بایست بیشتر از ۱۲+ ۱۰ اهم و جریان بایاس ورودی کم در حدود ۵۰ پیکوآمپر یا کمتر باشد. امپدانس ورودی بالا اجازه می دهد که سیگنالهای زیادی برای تقویت به تقویت کننده بروند. هر سیگنال ورودی کمتر از جریان بایاس ورودی تقویت نخواهد شد. با دانستن این مشخصات فرد قادر خواهد بود که تقویت کننده مناسب برای سیگنال EMG خریداری کند. همچنین امکان اشتباه ناشی از بورد آنالوگ به دیجیتال نیز وجود دارد. بیشتر بوردها تنها دارای ۱۲-۱۰ بیت بورد هستند و اگر سیستم امکان استفاده از تمام این محدود جمع آوری شده را ندهد مشکل به وجود می آید. این بدین معناست که اگر جمع آوری شما برای ۱۰± ولت تنظیم شده و شما در حال انجام EMG هستید که محدوده آن بعد از تقویت ۱± ولت است، سیستم شما در حالت بهینه عمل نمی‌کنند و شما دچار مشکل کمی سازی و نمونه گیری هستند. بنابراین فرد باید مطمئن باشد که نرم‌افزار و سخت‌افزار خریداری شده امکان بهینه بودن محدود ولتاژ جمع آوری با محدوده آنالوگ به دیجیتال (A-D) را فراهم می کند.

وظایف اپراتور[ویرایش]

اپراتور EMG می بایست اطلاعات کاملی از آناتومی بدن انسان داشته باشد چون محل و درجاگذاری الکترود بسیار مهم است. در ابتدا این فرد می بایست پوست را به خوبی تمیز نماید تا مقاومت پوست کاهش یابد. همین کار ساده می تواند مقاومت پوست را تا ۲۰۰٪ کاهش دهد. برای بسیاری از کاربردهای بالینی EMG, بدنه عضله به عنوان محل قرار دادن الکترود استفاده می شود. با این وجود برای اطمینان از تکرارپذیری نتایج محل خاص قرار گرفتن الکترود، استفاده از نشانه های استخوانی (Land mark) ضروری است. کتابهای بسیار زیادی وجود دارند که محلهای دقیق قرار دادن الکترود را توضیح داده‌اند. روش شایع و پذیرفته شده دیگر برای قرار دادن الکترودها استفاده از نقاط حرکت است (motor point). با قرار دادن الکترودها در بدنه عضلات، برخی از مقالات هستند که موقعیت نقاط حرکت معمول را به عنوان نقطه شروع آورده‌اند و لذا شما می توانید به راحتی با استفاده از یابنده نقطه حرکت، آن نقاط را پیدا کنید. بحث خاص دیگر می بایست در مورد فاصله داخلی الکترود صورت پذیرد. بسیاری از الکترودها دارای فاصله داخلی ثابت هستند. ولی برخی نیز دارای فاصله داخلی متغیر می باشند و لذا فرد می بایست از ثبوت این فاصله در تمامی مراحل کار اطمینان حاصل کند تا مطمئن شود که الکترود بر روی همان فیبر عضله قرار دارد. منابع زیادی برای نویز وجود دارد. (نویز: هر سیگنال ناخواسته ای که به همراه سیگنال های مورد نظر جمع آوری می شود). برخی از این منابع عبارتند از: میدان الکترواستاتیک (پوست), میدان الکترومغناطیس (سیمهای برق), آرتی فکتهای حرکتی ناشی از نقص الکترود در سطح پوست یا نقص در سیم، واکنشهای غیر ارادی (clonus) و هرگونه وسیله الکتریکی دیگری که در هنگام انجام EMG در اتاق وجود دارد. بسیاری از این نویزها را می توان با چند روش ساده حذف کرد. یکی از این روشها تمیز کردن پوست است. اگر از الکترودهای بدون پیش تقویت کننده استفاده کنیم، کارمان مشکل تر می شود. استفاده از سیستم تقویت دو قطبی یا دوگانه به حل این مشکل کمک می کند. اگر سیستم شما دارای امکان استفاده از باتری نیز می باشد مزیت بسیار مهمی است. قبل از آغاز جمع آوری اطلاعات می بایست از موارد زیر اطمینان حاصل شود. تماس کامل الکترود، عدم وجود کشیدگی در سیمها و اینکه سیمها به خوبی به متصل کننده ها وصل هستند. وقتی الکترودها در محل خود قرار گرفتند می بایست یک قسمت دستی انجام پذیرد تا مطمئن شویم که الکترودها فعالیت عضله را به درستی ثبت می کنند. اگر مشخص شود که یکی از الکترودها درست کار نمی‌کند می توان لیدهای مختلف الکترودها را سوئیچ کرد البته در صورتیکه سیستم امکان چنین کاری داشته باشد و یا اینکه الکترود را بین کانالهای مختلف سوئیچ کند تا ببیند آیا این الکترود در کانال دیگر کار می کند یا خیر. اگر بعد از سوئیچ کردن همچنان سیگنال مشکل دارد باید الکترودها را سوئیچ کرد و دید آیا خود الکترودها مشکل دارند یا خیر. باید دانشت که نسبت معکوس بین سیگنال دریافتی و حجم بافت تحت بررسی وجود دارد. بنابراین داشتن سیگنالهای مفید در بررسی افراد چاق با استفاده از الکترودهای سطحی مشکل خواهد بود.

برخی مشکلات[ویرایش]

یکی از عدم مزایای استفاده از سیستمهای جمع آوری کامپیوتری جدید این است که با این سیستمها فرد امکان دیدن یک سیگنال خام در همان لحظه به صورت real time (نظیر یک اسیلوسکوپ) را ندارد. دیدن سیگنال خام قبل از شروع کار (بجز یک فیلتر ضد افزایش) مهم است چون تشخیص بین سیگنال و نویز در سیگنال خام اغلب مشکل است و در صورتیکه هر گونه پردازش در EMG صورت گیرد این کار غیر ممکن می شود. یک بار محقق به سیگنال خام نگاه می کند می بایست تعیین کند که آیا فیلترینگ مورد نیاز است یا خیر. یک الکترومایوگرافر تازه‌کار ممکن است در تعیین مشکلات سیگنال خام دچار مشکل شود. خط پایه موج دار در اغلب موارد با آرتی فکتهای حرکتی کم فرکانس دیده می شود. به علاوه قله های تیز می تواند نشاندهنده حرکات ناگهانی الکترود باشد. برخی موارد دیگر ممکن است شامل سیگنالهای یکسان بین تمام کانالها و یا سیگنال Hz ۶۰ که روی بقیه سیگنالها می افتد باشد. اگر سیگنال خیلی تمیز نباشد ممکن است محقق بخواهد که اطلاعات را فیلتر کند (برخی محققین می گویند همیشه باید اطلاعات را فیلتر کرد). سه نوع اصلی از فیلترها در EMG استفاده می شوند: بالاگذر، پائین گذر و میان گذر. البته فیلترهای مختلف دیگری نیز وجود دارند مثل butter worth , cheby shev و.... در این آزمایشگاه استفاده از یک فیلتر دیجیتال بالاگذر butter worth با قطع در Hz ۱۵-۱۰ معمول است که البته به فعالیت تحت بررسی بستگی دارد (Hz برای قدم زدن و Hz ۱۵ برای حرکات سریع). در سوی دیگر طیف، ما یک فیلتر آنالوگ پائین گذر با قطع Hz ۶۰۰ برای EMG سطحی و Hz ۱۰۰۰ برای EMG با الکترود سوزنی به عنوان الکترود ضد افزایش استفاده می شود. اگر مشخص شود که سیگنالهای Hz ۶۰ روی بقیه سیگنالها می افتند می توان از یک فیلتر میان گذر که همه سیگنالهای Hz ۶۵-۵۵ را حذف می کند استفاده کرد. حال که ما سیگنالی تمیز داریم می توان به آن نگاه کنیم و اطلاعاتی در مورد عضلات از آن بدست آوریم. اولین اطلاعاتی که به دست می آید زمان روشن و خاموش است. در بیشتر موقعیتهای تحلیل حرکت فقط از سیگنال خام استفاده می شود هیچ پردازشی برای تمیز کردن سیگنال (فیلترهای بالا و پائین گذر) استفاده نمی‌شود. با این وجود برخی از روشهای پردازش سیگنال EMG انجام می شود. معمول ترین آنها عبارتند از: یکسوسازی نیم موج (حذف تمام بخشهای منفی سیگنال), یکسوسازی تمام موج (مقدار مطلق کل سیگنال), envelope خطی (فیلتر کردن پائین گذر سیگنال یکسو شده تمام موج), ریشه مربع میانگین (root meat square) (اساساً سیگنال را به توان ۲ می رساند، میانگین یک پنجره زمانی مشخص در حدود ms ۲۰۰-۱۰۰ را می گیرد سپس ریشه دوم را حساب می کند). انتگرال EMG (ناحیه زیر منحنی یکسو شده را می توان به عنوان فعالیت کامل و یا زمان پیش تنظیم یا مقدار دامنه تعیین کرد) و تحلیل فرکانس (معمولاً از طریق آنالیز سریع و بررسی طیف پردانسیته تعیین می شود). بسته به کاربرد شما هر کدام از این روشهای پردازش ممکن است لزوم پیدا کند ولی هر کدام عدم مزایای خاص خود را دارند، از جمله اینکه با انجام هر پردازش بخشهایی از اطلاعات مفید از بین می روند. برای مقایسه اطلاعات EMG میان افراد مختلف می بایست اطلاعات را در یک قالب کلی فراهم کرد. بنابراین روشهای مختلف نرمال سازی سیگنال از هر دو جنبه زمان و دامنه توسعه یافته‌اند. احتمالاً دو روش شایع تر نرمال سازی بر اساس زمان عبارتند از نرمال سازی به یک آزمون / سیکل یا به فازهایی در آزمون / سیکل. به عنوان مثال بیایید فرض کنیم که ما می خواهیم EMG عضلات پشت یک فرد را به صورت مداوم اشیایی را از روی زمین بر می دارد و در یک سبد قرار می دهد بررسی کنیم. ما می توانیم یک سیکل را به صورت زمان آغاز حرکت از زمانی که شی را از روی زمین بر می دارد تا وقتی که مجدداً می خواهد شی دیگر را بردارد در نظر بگیریم. حال می توان به سادگی بر اساس زمان تقسیم بندی کرد به این صورت که کل زمان لازم برای انجام این کار را به تعداد کار انجام شده تقسیم کرد و درصد سیکل را محاسبه نمود. این کار برای بسیاری از کارهایی سیکلی به خوبی عمل می کند ولی اگر کار دارای بیش از یک فاز باشد دارای عدم مزایایی است. برای کارهای چند فازی تقسیم کردن بر اساس زمان به درصد فاز به خوبی عمل می کند. مثلاً در همان مثال قبلی. حال بیایید فاز بلند کردن را به صورت از لحظه برداشتن جسم تا وقتی که فرد کاملاً ایستاده باشد در نظر بگیریم. فاز دوم از لحظه ایستادن کامل تا لحظه ای که جسم در سبد قرار بگیرد خواهد بود و فاز سوم از لحظه قرار گرفتن جسم در سبد تا لحظه ای که فرد می خواهد جسم دیگری را بردارد است. هر فاز به عنوان یک اتفاق مجزا صورت می گیرد. بنابراین زمانی که لازم است تا فرد جسم را برداشته و به حالت ایستاده در آید می تواند به عنوان یک تقسیم‌کننده حساب آید و یک درصد فاز ایجاد کند. همین طور برای فازهای بعدی. این نوع از استاندارد سازی بر اساس زمان برای کارهایی که فازهای مشخص دارند خیلی مناسب است. در این مثال بیایید بگوییم که بیشترین فعالیت عضلات قبل از قرار دادن جسم در سبد صورت می گیرد. بسیار معنی دارتر خواهد بود اگر بگوییم بیشترین فعالیت EMG در %۹۵ فاز دوم صورت گرفته است تا اینکه بگوییم بیشترین فعالیت در ۵۵٪ کل کار، صورت پذیرفته است. در نوع دوم شما باید برگردید و ببینید چه کاری در ۵۵٪ کار صورت می پذیرفته است. لذا آزمایشگاه ترجیح می دهد در صورت امکان از روش درصد فاز استفاده کند.

استاندارد سازی[ویرایش]

در بسیاری از موارد دامنه سیگنال نرمال سازی می شود. معمولترین روش استاندارد سازی حداکثر انقباض ایزومتریک ارادی (MVIC) در عضله خاص مورد استفاده است. براساس مراجع منتشر شده در آزمایش دستی عضله، معاینه کننده سپس بر قسمتی از عضله تحت بررسی نیرویی آنقدر زیاد وارد می کند که عضله نتواند خود را در موقعیت ثابت حفظ کند. اینکه آیا همیشه قادر خواهیم بود MVIC درست به دست آوریم قابل بحث است. لذا روشهای مختلف دیگری توسعه یافتند. یکی از آنها استفاده از حداکثر سطح سیگنال در کل کار است. در مثال بلند کردن اجسام که قبلاً گفته شد، این بدین معنی است که حداکثر سطح EMG از هر عضله مشخص در خلال کل کار را در نظر بگیریم سپس به این مقدار نرمال سازی کنیم. بسیاری از افراد ترجیح می دهند ه از پیکهای مختلف (۵-۴) استفاده کنند و میانگین آنها را به عنوان حداکثر در نظر می گیرند تا از امکان استفاده از یک قله بلند اشتباه به عنوان حداکثر جلوگیری کنند. روش دیگر نرمال سازی استفاده از مقدار متوسط سیگنال در کل آزمایش است. اگر چه این روش از حساسیت کمتری به قله های سریع که در طول آزمایش رخ می دهند دارد و اگر عضله در بیشتر زمان آزمون در حال فعالیت نباشد اطلاعات را به شدت نامتجانس می کند. مشکلی که در طول استفاده از مقادیر حداکثر یا متوسط کل آزمون رخ می دهد این است که سیگنال EMG بسته به سرعت مفاصل در طول انقباض تغییر خواهد کرد. بنابراین تا وقتی که سرعت کار را استاندارد نکنیم این روش امکان مقایسه بین کارهای مختلف را نخواهد داشت. روش دیگر که مشابه استفاده از MVIC است استفاده از یک سطح مشخص نیرو است (مثلاً تقسیم به دامنه EMG وقتی ۲۰ پوند را با سرعتی مشخص بلند می کنیم). شکل دیگر این روش استفاده از دامنه EMG است وقتی نیروی مشخصی را در مقابل یک شی ثابت به کار می بریم لذا سرعت از معادلات حذف می شود. تمام این روشها دارای نکات مثبت و منفی هستند و همه روشهایی برای مقایسه دامنه بین عضلات و افراد مختلف می باشند. به علاوه اگر فرد مورد بررسی دارای شرایط پاتولوژیک باشد که عضله تحت بررسی را شامل شود، به صورت مجازی به دست آوردن MVIC صحیح غیر ممکن خواهد بود و لذا اینکه آیا سایر روشهای نرمال سازی ارزش دارند مورد سوال می باشد. صرفنظر از نوع نرمال سازی که براساس زمان است یا بر اساس دامنه، باید دانست که این کار باعث حذف اطلاعات می شود.

تفسیر سیگنال[ویرایش]

حال که سیگنال را پاک کرده‌ایم و روشهای نرمال سازی را به کار بردیم، زمان بررسی سیگنال و تلاش برای تفسیر معنی آن است. اول از همه باید بدانیم که خود سیگنال EMG دارای متغیرهای بزرگی است. مثلاً در یک فرد انجام یک کار با کار دیگر یا انجام یک کار بین افراد مختلف نتایج مختلفی ایجاد خواهد کرد چون ترکیبهای مختلف عضلات می توانند یک حرکت خاص را ایجاد کنند و این از ویژگیهای سیستم عضلانی – عصبی است. EMG از کاری به کار دیگر متفاوت خواهد بود و این به دلیل تفاوت در سرعت، ریتم و یا حتی تفاوتهای کوچک در الگوی حرکت حتی وقتی که در ظاهر مشابهند می باشد. محدوده طبیعی برای فازهای EMG وجود دارد ولی فرد باید هوشیار باشد و نقاطی مجزا را برای شروع و پایان هر بخش کار تعریف کند. این موضوع را در هنگام انجام EMG باید به یاد داشت. فاکتورهای دیگری نیز بررسی و تفسیر نتایج EMG را مشکل می سازند. تغییر سرعت یا ریتم، بروز خستگی و وجود درد همگی بر الگوهای EMG اثر گذارند. عامل مزاحم دیگر در تفسیر EMG پدیده Cross talk است. Cross talk تداخل سیگنالهای EMG از عضلات کناری یا عمقی تر ناحیه آشکارسازی الکترود است. راه حل ثابتی برای این مشکل وجود ندارد و اندازه بیمار لید الکترود تاثیر زیادی بر کاهش و افزایش این اثر دارند. به عنوان مثال اگر سیستم شما دارای فاصله الکترود فعال ثابت و بزرگ است و شما بر روی جمعیت بچه ها در حال مطالعه هستید باید مطمئن باشید که اطلاعات شما حاوی مقادیر زیادی از اطلاعات عضلات کناری و عمقی است که برای شما مطلوب نیست. بسیاری از محققین الکترودهای سوزنی را بهینه کرده‌اند تا این مشکل را کاهش دهند.

اطلاعات واقعی EMG[ویرایش]

زمان روشن و خاموش شدن عضله و افزایش و کاهش فعالیت آن دو پارامتر اصلی به دست آمده از EMG است. اطلاعات EMG نمی‌توانند به ما بگویند که عضله چقدر قوی است، یا یک عضله از عضله دیگر قوی تر است، یا انقباض از نوع Concentric است یا Eccentric یا حتی فعالیت عضله ارادی است یا غیر ارادی. قدرت عضله یا تعیین قوی تر بودن یک عضله نسبت به دیگری از مهمترین مواردی هستند که محقق به خاطرشان EMG انجام می دهد. نرمال سازی به MVIC, میانگین گیری یا استفاده از ماکزیمم همه تلاشهایی هستند برای ایجاد مکان مقایسه بین عضلات یک فرد یا عضلات افراد مختلف. این کار به صورت معمول انجام می پذیرد ولی فرد باید بداند که نتایج به دست آمده دارای مشکلاتی است که به صورت ذاتی در روشهای مورد استفاده وجود دارد و متغیرهای مختلفی در عضلات، افراد و کارهای مختلف وجود دارد. در کنار استفاده از EMG برای تعیین الگوهای EMG (زمان فعال شدن و زمان استراحت) بسیاری از محققین از آن برای تعیین تغییرات سیگنال در اثر خستگی استفاده می کنند. همه اینها استفاده های ارزشمند EMG در بیومکانیک شغلی هستند.

منابع[ویرایش]

  • ویکی‌پدیای انگلیسی [۱]