Electromyography
Đề tài: Tìm Hiểu tín hiệu Điện Cơ
GVHD : TS.Nguyễn Phan Kiên
Nhóm sinh viên thực hiện: Tô Văn Hùng,Hồ Thanh Thắng,Nguyễn Hoài Nam
Địa chỉ liên hệ: Tovan.hung2609@gmail.com
Mục
lục
A Lời nói đầu B Giới thiệu chung
I .Tìm hiểu sơ qua về tín hiệu điện cơ
II.Nguồn gốc của electromyography(EMG)
III.Cách ghi tín hiệu EMG
1.Điện cực dùng trong EMG
2.Các cách đo điện cơ
IV.Xử lý tín hiệu và các yếu tố ảnh hưởng đến tín hiệu EMG.
1.Xử lý tín hiệu EMG
2.Các yếu tố ảnh hưởng đến tín hiệu
2.1 Trong các thiết bị điện tử vốn đã có những tiếng ồn
2.2 Tiếng ồn xung quanh
2.3 Sự chuyển động của con người
2.4 Sự bất ổn định vốn có của tín hiệu
2.4.1 Các yếu tố gây bệnh
2.4.2 Những nhân tố trung gian
2.4.3 Các nhân tố tiền định
V. Thiết kế mạch nguyên lý đo tín hiệu EMG
1. Sơ đồ khối hệ thống mạch đo tín hiệu EMG
2. Sơ đồ nguyên lý
3. Phân tích sơ đồ nguyên lý
VI.Thiết bị EMG.
C Kết luận
Những từ viết tắt sử dụng trong bài báo cáo
B.
Giới
thiệu
chung
Với tác dụng rất lớn của các thiết bị điện cơ trong việc hỗ trợ cho các bác sỹ trong việc chẩn đoán cũng như chữa các bệnh về cơ,nhóm em sẽ đề cập đến các vấn đề chính trong bài báo cáo tìm hiểu về tín hiệu điện cơ như sau: •Thứ nhất,các vấn đề liên quan đến tín hiệu: xử lý,ảnh hưởng… •Thứ hai,thiết kế một sơ đồ nguyên lý về một thiết bị đo EMG •Cuối cùng,giới thiệu một số sản phẩm đo tín hiệu điện cơ ngày nay.
I .Tìm hiểu về sơ qua về tín hiệu điện cơ
Điện cơ là gì?
Tín hiệu điện cơ(electromyogram(EMG)) là một dạng tín hiệu điện sinh học rất quan trọng có giá trị chẩn đoán cao cho rất nhiều bệnh về cơ và thần kinh. Đo điện cơ là một hoạt động ghi lại hoạt động điện của cơ.Khi cơ hoạt động sẽ sinh ra dòng điện. Dòng điện này thường tỉ lệ với mức độ hoạt động của cơ.Đo điện cơ còn gọi là điện cơ đồ. Đo điện cơ có thể được dùng để phát hiện bất thường hoạt động điện của cơ xảy ra ở bất kỳ bệnh lý nào bao gồm bệnh loạn dưỡng cơ,viêm cơ,bệnh thần kinh gây đau,tổn thương thần kinh ngoại biên (tổn thương thần kinh cẳng tay ,chân),xơ cứng cột bên teo cơ,nhược cơ,thoát vị đĩa đệm và các bệnh khác.
Tại sao phải đo điện cơ? Đo điện cơ thường được thực hiện khi người bệnh bị yếu cơ mà không giải thích được,hoặc hiện tượng liệt, các vấn đề về cơ và vận động như run rẩy hay co giật,tổn thương thần kinh cơ do thương tích và một số bệnh lý khác.Đo điện cơ giúp phân biệt giữa bệnh cơ mà trong đó nguyên nhân gây bệnh xuất phát từ cơ và yếu cơ do rối loạn thần kinh.Đo điện cơ cũng có thể sử dụng để phát hiện yếu cơ thực sự,ngược với yếu cơ do đau làm người bệnh không dám cử động nhiều.
II.Nguồn gốc của electromyography
Nguồn gốc của hầu hết các tín hiệu điện sinh học là sự thay đổi rất nhanh của điện thế qua màng tế bào
của tất cả các tế bào sống. Cụ thể hơn, các tín hiệu điện sinh học phát sinh từ các điện thế qua màng tế bào thay đổi theo thời gian có thể thấy ở các tế bào thần kinh hay ở các tế bào cơ gồm cả cơ tim.Cơ sở điện hóa của điện thế màng tế bào tồn tại dựa trên 2 hiện tượng : (1) màng tế bào có tính bán thấm, hay nói cách khác chúng có độ dẫn và độ thấm khác nhau đối với các ion và phân tử khác nhau, và (2) màng tế bào có các cơ chế bơm ion sư dụng năng lượng trao đổi chất (ví dụ ATP). Các cơ chế bơm ion chủ động truyền ion và phân tử qua màng tế bào, chống lại hàng rào năng lượng và Gradien nồng độ giữa phần trong và phần ngoài tế bào. Ở trạng thái bền các ion liên tục có xu hướng lọt vào bên trong (Na+) hoặc ra ngoài tế bào (K+) tế bào, quá trình bơm ion diễn ra liên tục nhằm phục hồi và duy trì nồng độ ion của trạng thái này. Tín hiệu điện cơ (EMG) là một tín hiệu điện sinh học quan trọng có giá trị chẩn đoán cao cho rất nhiều bệnh về cơ và thần kinh. Chúng ta có thể đo tín hiệu này từ bề mặt da với các điện cực tương tự như đo ECG, tuy nhiên kích thước điện cực cần phải nhỏ (thường < 1 mm2). Để đo tín hiệu điện cơ từ một đơn vị vận động đơn (SMU – tập hợp từ một số sợi cơ riêng lẻ) hoặc thậm chí phải dung đến các điện cực dạng kim xuyên qua da tới bề mặt cơ cần đo. Việc ghi nhận tín hiệu EMG dùng để chẩn đoán một số nguyên nhân suy yếu cơ hoặc hiện tượng liệt, các vấn đề về cơ và vận động như run rẩy hay co giật, tổn thương thần kinh cơ do thương tích và một số bệnh lý khác. Trong cơ thể có một số loại cơ chính là cơ vân, cơ trơn và cơ tim. Cơ vân thường được chia thành cơ nhanh và cơ chậm. Cơ nhanh dung trong các chuyển động nhanh gồm có cặp cơ ở cẳng chân , cơ thanh quản, … Cơ chậm dung cho điều khiển tư thế gồm các cơ như cơ dép, các cơ ngực, lưng và cổ,… Việc ghi tín hiệu EMG thường được thực hiện cho cả hai loại cơ trên. Ngoài ra người ta cũng thường đo cho các cơ ít lộ diện hơn như cơ ngoài mắt để di chuyển nhãn cầu, cơ mí mắt và các cơ dung cho điều khiển thanh quản. Mỗi cơ vân cụ thể được chi phối bởi một nhóm tế bào thần kinh cột sống, trong đó các Neuron vạn động nhận tín hiệu kích thích và ức chế đầu vào từ các Neuron phản hồi lân cận trên sống cơ, dây chằng Golgi và các tế bào phản hồi Renshaw. Các Axon Neuron vận động riêng biệt điều khiển sự co thắt một cơ cụ thể, được phân bố trên các nhóm nhỏ các sợi cơ gọi là một đơn vị vận động đơn (SMU). Các SMU hợp lại sẽ thành cả cơ. Kết nối giữa các đầu nhánh của một Axon vận động đơn lẻ với các sợi cơ SMU được gọi là các tấm vận động (MEP). MEP là các tiếp hợp hóa học mà ở đó chất truyền dẫn là Acetylcholine (ACh) được giải phóng ra trước tiếp hợp và khuếch tán qua các khe trống ở mối nối đến các vùng thu nhận trên màng tể bào sát tiếp hợp. Khi một xung điện của Neuron vận động đi đến một MEP, nó kích hoạt quá trình Exocytosis hay làm cạn hoàn toàn khoảng 300 lỗ trống chứa Ach trước Synap (có xấp xỉ 3.105 lỗ trống đầu mỗi MEP, mỗi lỗ trống có đuờng kính khoảng 40nm). Một lượng khoảng từ 107 đến 5x108 phân tử Ach cần để kích hoạt một điện thế hoạt động cơ. Ach khuếch tán qua khe Synap rộng từ 20 đến 30 nm trong khoảng thời gian xấp xỉ 0,5ms. Tại đây một số phân tử Ach kết hợp với các điểm tiếp nhận trên các đơn vị protein hình thành nên các đường tiếp nhận ion dưới Synap. Cứ 5 đơn vị protein phân tử khối lớn tạo thành một đường Ach gắn vào các đơn vị protein sẽ làm giãn các đường này ra thêm 0,65nm. Các đường dẫn ion mở rộng cho phép ion Na+ chảy vào. Tuy nhiên các ion Cl- vẫn bị đẩy ra vì các điện tích âm cố định ở cửa vào của đường. Như thế, màng dưới Synap đã được khử cực, tạo ra một điện thế hoạt động của cơ. Điện thế qua màng có thể tăng lên đến +50mV, tạo thành một xung điện thế qua tấm vận động EPP. Điện thế này sẽ được hình thành sau một khoảng thời gian xấp xỉ 8ms, thời gian này lâu hơn rất nhiều so với điện thế hoạt động thần kinh. Luợng Ach ở khe Synap và phần bám vào vùng thu nhận nhanh chóng giảm xuống do thủy phân bởi enzyme Cholinesterase ở khe Synap và các thành phần trong phân tử của chúng sẽ được tái sử dụng. Một lượng nhỏ Ach thoát khỏi khe nhờ quá trình khuếch tán và cũng bị thủy phân. Khi màng sau Synap ở ngay dưới MEP bị khử cực dưới dạng đầu ra là một xung EPP có ngưỡng rất lớn, một điện thế hoạt động cơ sẽ phát ra và truyền đi theo màng ngoài của sợi cơ. Đây chính là điện thế hoạt động tạo ra hiện tượng co cơ hoặc tổn hao sinh lực vận động. Các loại điện thế hoạt động cơ thông thường được đo bên trong tế bào ở MEP và ở điểm cách đầu MEP khoảng 2mm, như trên hình minh họa. Điện thế hoạt động trong cơ xương được truyền đi với vận tốc từ 3 đến 5m/s và tồn tại trong khoảng từ 2 đến 15ms, phụ thuộc vào mỗi loại cơ và mức độ dao động của nó từ giá trị nghỉ khoảng -85mV đến giá trị đỉnh xấp xỉ +30mV. Ở mặt da, điện thế này xuất hiện dưới dạng xung ba pha có biên độ đỉnh từ 20µV đến 2000µV. Một dạng điện thế hoạt động cơ bình thường được đo bên trong tế bào ở tấm vận động (nét liền) và cách 2mm theo sời cơ (nét đứt) Để đảm bảo tất cả các bộ phận sâu bên trong sợi cơ dều được kích thích để co rút cùng lúc và cùng một cường độ, dọc theo sợi cơ sẽ có các sợi ngang dạng ống nhỏ xoáy sâu bên trong sợi cơ gọi là ống T. Các ống T này có đầu mở để nhận dich từ ngoài tế bào vào và cả hai đầu của ống đều nối với màng của sợi cơ. Chúng dẫn truyền điện thế họat động cơ từ phía ngoài vào khu vực sâu bên trong sợi cơ ở tất cả các vị trí dọc theo sợi cơ. Một kích thích đồng bộ tất cả các Neuron vận động phân bố trên cơ được gọi là hiện tượng co giật, tức là độ căng của cơ giảm xuống một lượng nhỏ sau đoa tăng lên bất ngờ rồi lại giảm xuống dần đến không. Sự co cơ kéo dài được tạo ra từ quá trình kích thích cơ từ hệ thần kinh một cách đều đặn. Khi sự kích thích ngưng lại cơ sẽ về trạng thái nghỉ .
III.Cách ghi tín hiệu EMG
Để đo tín hiệu điện cơ từ một đơn vị vận động đơn (SMU-tập hợp từ một số sợi cơ riêng lẻ) hoặc thậm chí là từ các sợi cơ riêng lẻ, người ta phải dùng đến các điện cực dạng kim xuyên qua da tới bề mặt của cơ cần đo. Do vậy,phương pháp đo này đặc biệt cần các yêu cầu về vô trùng. Sau đây nhóm em sẽ giới thiệu qua về một số điện cực. 1.Điện cực dùng trong EMG
a.Điện cực đồng tâm EMG
Adrian và Bronk phát triển các điện cực đồng tâm để thu được một chỗ kẹp nhỏ hơn so với các điện cực dây. Các phiên bản hiện đại của điện cực đồng tâm bao gồm một dây bạch kim hoặc dây thép không rỉ nằm bên trong Lumen của một ống dò bằng thép không rỉ với đường kính ngoài khoảng 0,5 mm, đỉnh xiên một góc từ 15-20 độ, do đó lộ ra phần dây trung tâm như là một bề mặt elip xiên khoảng 150 × 580 μm. Dây trung tâm được cách ly với ống dò bằng araldite hoặc epoxy. Những điện cực kim phục vụ cho việc ghi tín hiệu EMG dưới da. Đối với các điện cực sợi đơn và điện cực đồng tâm, các ống dò của kim tiêm dưới da đóng vai trò là điện cực tham chiếu. Các điện cực đơn được sử dụng vớí một điện cực tham chiếu từ xa. Các điện cực đồng tâm được kết nối với một bộ khuếch đại vi sai, do đó tín hiệu ở chế độ mode chung sẽ bị loại bỏ một cách hiệu quả, và thu được một đường biên tương đối ổn định. Ống dò không được quan tâm đến như một điện cực tham chiếu bình thường bởi vì nó được đặt ở bên trong phạm vi phân bố điện thế và do đó lựa chọn điện thế từ các sợi tích cực. Các sự mô phỏng [Henneberg và Plonsey, 1993] đã chỉ ra rằng các ống dò bảo vệ các dây điện trung tâm khỏi các điện thế được chọn từ những cơ nằm ở đằng sau của đỉnh. Điện cực đồng tâm có độ nhạy lớn nhất khi bán cầu đối mặt với bề mặt elip xiên. Do hàm của độ nhạy là không đối xứng, nên những dạng sóng của điện thế được ghi sẽ thay đổi nếu điện cực bị xoay quanh trục của nó. Vấn đề này không nhân thấy được đối với những điện cực đơn đối xứng theo trục, tuy nhiên những điện cực này có một đường biên không ổn định hơn do điện cực tham chiếu nằm ở rất xa. Cả hai điện cực đồng tâm và điện cực đơn (xem hình 14,6) đều được sử dụng trong EMG thông thường. Do sự khác biệt về đặc điểm ghi, tuy nhiên, so sánh giữa ghi đồng tâm và ghi đơn cực không phải là dễ. Bởi vậy một phòng thí nghiệm EMG nói riêng có xu hướng chỉ sử dụng một loại và không dùng loại khác.
Trong quá trình kiểm tra kim đồng tâm, các điều tra viên đã tìm những hoạt động bất thường, hoạt động tự nhiên trong các cơ bắp thư giãn, và sự xuất hiện dị thường của điện thế vận chuyển. Các dạng sóng của điện thế vận chuyển được đánh giá trên cơ sở các đặc trưng dạng sóng định lượng được chỉ ra trong hình 2:
• Biên độ: được xác định bởi những sợi hoạt động đang có mặt trong vùng lân cận của đầu điện cực. Lọc thông thấp là việc cắt bớt đi những nhánh tần số cao của những SFAP ở xa, vì vậy biên độ MUP không tăng khi một đơn vị vận động lớn hơn. Tuy nhiên, biên độ MUP sẽ tăng lên nếu các đầu điện cực được đặt gần một bó sợi cơ phân bổ thần kinh. Biên độ MUP lớn thường thấy trong các bệnh về thần kinh.
•Rise time là một hàm tăng dần của khoảng cách giữa điện cực và các sợi cơ đang hoạt động gần đó nhất. Một Rise time ngắn kết hợp với một biên độ MUP nhỏ thì ta thấy biên độ giảm nhưng là do sợi cơ bị co vào chứ không phải là do khoảng cách giữa điện cực và sợi gần nhất là lớn.
• Số pha:cho thấy sự phức tạp của MUP và mức độ lệch giữa SFAPs. Trong các bệnh về thần kinh, xuất hiện MUP nhiều pha do vận tốc dẫn truyền trong những dây thần kinh chưa hoàn thiện hoặc trong các sợi gân rất nhỏ, nhưng những sợi cơ vẫn bị co lại. Sự thay đổi của kích thước sợi cơ cũng gây ra MUP nhiều pha trong các bệnh về cơ. Để ngăn chặn sự bất thường của nhiễu đường biên do ảnh hưởng bởi số pha MUP,một đường biên phù hợp cần lớn hơn một mức biên độ tối thiểu chuẩn.
• Chu kỳ :là khoảng thời gian giữa sự xuất hiện đầu tiên và cuối cùng của dạng sóng vượt quá một ngưỡng biên độ được giới hạn trước, ví dụ như, 5 μV. Sự bắt đầu và kết thúc của MUP là sự tổng hợp của các thành phần tần số thấp của những SFAP rải rác trên toàn bộ phạm vi kẹp kim của điện cực này. Kết quả là, chu kỳ MUP cung cấp thông tin về số lượng các sợi đang hoạt động trong phạm vi kẹp kim. Tuy nhiên, khi đó vùng đơn vị vận động có thể rộng hơn phạm vi kẹp kim của điện cực này, chu kỳ của MUP không cung cấp thông tin về tổng độ lớn của đơn vi vận động. Chu kỳ của MUP sẽ tăng nếu một đơn vị vận động có số lượng sợi cơ gia tăng do sự phục hồi phân bổ dây thân kinh. Chu kỳ MUP chịu ảnh hưởng ở mức độ ít hơn bởi sự mất liên kết SFAP.
•Diện tích cho thấy số lượng các sợi tiếp giáp với điện cực, tuy nhiên, không giống như biên độ MUP, diện tích MUP phụ thuộc vào chu kỳ MUP và do đó chịu ảnh hưởng bởi các sợi cơ trên một vùng lớn hơn so với biên độ MUP.
• Turns là một thước đo sự phức tạp của MUP, giống như số pha, tuy nhiên, một sự đổi hướng đúng không yêu cầu một giao điểm với đường biên như một pha, số lần đổi hướng nhạy cảm hơn so với những thay đổi trong dạng sóng MUP. Để phân biệt được sự đổi hướng đúng từ nhiễu tín hiệu, sự đổi hướng liên tiếp cần phải được bù đắp bởi một biên độ tối thiểu khác.
Dựa trên những thông tin chứa trong những đặc trưng MUP định nghĩa ở trên, ta có thể suy luận về số lượng và mật độ của sợi cơ trong một đơn vị vận động cũng như sự đồng bộ của SFAPs. Tuy nhiên, các điện cực đồng tâm là không đủ để nghiên cứu về các sợi cơ riêng biệt, cũng không phải là nó đủ độ nhạy để đo được kích thước tổng của một đơn vị vận động
2.Các cách đo điện cơ
Có hai cách đo điện cơ là:
- Đo điện bên trong cơ
Một cây kim cắm xuyên qua da và cơ cần đo.Cây kim này sẽ phát hiện hoạt động điện của cơ(giống như một điện cực). Hoạt động điện được biểu hiện trên máy đo dao động ký và cũng có thể thể hiện được dưới dạng âm thanh qua một máy nghe microphone. Vì các cơ xương (cơ vân) thường lớn,cho nên điện cực cần phải được cắm ở nhiều nơi trên cơ mới có thể thu được thông tin chính xác về hoạt động của điện cơ.Sau khi cắm điện cực,người bệnh được yêu cầu co cơ( ví dụ co khuỷu tay..) Kích thước và hình dạng của sóng hiện tại (điện thế hoạt động) được thể hiện trên dao động ký,cung cấp thông tin về khả năng hoạt động của cơ đối với đáp ứng kích thích thần kinh.Mỗi sợi cơ khi co thắt sẽ sinh ra điện thế động.Kích thước của sợi cơ sẽ ảnh hưởng đến tần số và biên độ điện thế hoạt động.
- Đo điện ở bề mặt da
Đo điện cơ có một số đặc điểm thu hút.Đặc biệt là đo điện cơ bề mặt không phải đâm kim qua da và vì vậy người bệnh nhân không bị đau.Tuy nhiên,giá trị thông tin thu được bằng phương pháp này thường không tốt bằng đo điện cơ cắm vào cơ.Hiệp hội chẩn đoán bằng điện học đã thông báo:”trên thực tế,hầu như y văn không ủng hộ việc sử dụng đo điện cơ trên bề mặt da trên lâm sàn để chẩn đoán và quản lý bệnh nhân bị bệnh về thần kinh hay cơ”.Mặc dù vậy,đo điện cực trên bề mặt da chứng tỏ vẫn còn giá trị trong tương lai giúp theo dõi sự tiến triển các rối loạn thần kinh và cơ.
Lưu ý khi đo điện cơ:
Phải thử nghiệm về tốc độ truyền dẫn thần kinh thường được thể hiện cùng lúc với đo điện cơ.Trong thử nghiệm này,dây thần kinh được kích thích bằng điện cực thứ hai phát hiện xung điện ‘đang hạ thấp’từ tốc độ dẫn truyền thần kinh .Đo tốc độ dẫn truyền thần kinh thường được thực hiên bằng một điện cực dán trên da (giống như trong đo điên tim)ở nhiều vị trí phân bố khác nhau của dây thần kinh .Một điên cực kích thích thần kinh có một xung điện biến đổi nhẹ.Kết quả của hoạt động điện được ghi lại bằng nhiều điện cực khác nhau.Khoảng cách giữa các điện cực và thời gian bắt xung của các điện cực giữa hai điện cực được sử dụng để tính tốc độ truyền của xung điện (tốc độ dẫn truyền thần kinh).Khi tốc độ dẫn truyền thần kinh giảm đi nói lên có bệnh lý ở dây thần kinh.Đo tốc độ dẫn truyền thần kinh được sử dụng để phát hiện rối loạn thần kinh thật sự hay bệnh lý do tổn thương thần kinh của cơ.Nhiệt độ cơ thể phải duy trì bình thường khi đo tốc độ truyền dẫn thần kinh ,vì nếu nhiệt độ cơ thể thấp sẽ làm cho tốc độ dẫn truyền của thần kinh bị chậm lại.
IV Xử lý tín hiệu và các yếu tố ảnh hưởng đến tín hiệu EMG
1.Xử lý tín hiệu EMG
1.1 Tại sao chúng ta phải xử lý tín hiệu điện cơ?
-Tín hiệu EMG chưa được xử lý sẽ cho những thông tin không có giá trị vì nó không chính xác do có quá nhiều nhiễu can thiệp vào, đồng thời không thể giúp ta so sánh định lượng tín hiệu giữa các đối tượng. - Nếu các điện cực bị dịch chuyển thì tín hiệu thu được không thể giúp ta so sánh được định lượng trong cùng một đối tượng.
1.2 Phân loại xử lý tín hiệu EMG
-Chưa qua xử lý -Chỉnh lưu nửa sóng -Chỉnh lưu toàn sóng -Lọc -Lấy giá trị trung bình -Làm phẳng -Phép lấy tích phân -Khai căn của trung bình bình phương -Phổ tần số -Phân tích sự mỏi cơ -Số điểm vượt quá mốc 0 -Sử dụng hàm phân bố xác suất biên độ -Độ gợn sóng
1.2.1 EMG chưa qua xử lý
- Tín hiệu chưa qua xử lý có:
+ Biên độ từ 0-6 mV + Tần số từ 10-500 Hz
- Điện áp đỉnh - đỉnh
+ Đo bằng mV + Biểu hiện sự hoạt động đều đặn của cơ
- Sự phân tích là chất lượng hơn cả
1.2.2 Chỉnh lưu
-Chỉ những giá trị dương là được lấy, còn lại bị loại bỏ. -Chỉnh lưu nửa sóng: những gía trị (-) sẽ bị loại bỏ, chỉ những gía trị (+) là được giữ lại. -Chỉnh lưu cả sóng: sử dụng giá trị tuyệt đối của mỗi điểm dữ liệu. -Chỉnh lưu toàn sóng được ưu tiên hơn.
1.2.3 Lọc
-Lọc Notch:
+ Loại bỏ đi dải tín hiệu không được chọn, thường rất hẹp. + Với tín hiệu EMG thông thường là từ 59-61 Hz + Sử dụng để loại bỏ nhiễu điện 60Hz + Nhưng ngoài ra còn bỏ đi dữ liệu đúng + Có quá nhiều nhiễu nên bộ lọc sẽ không có giá trị.
-Lọc thông thấp
+ Cho những tần số đặc biệt đi qua
+ Thường đặt trong khoảng 20-300Hz + Đây không phải là một bộ lọc hoàn thiện. + Bề mặt cơ có thể phát ra tần số trên 500Hz + Dụng cụ đo nhịp tim có thể loại bỏ với giới hạn tần số cắt thấp là 100Hz + Bộ lọc gồm cả lọc 60Hz nó chứa cả nhiễu thiết bị
1.2.4 Lấy giá trị điện áp trung bình
- Tín hiệu EMG mức trung bình có thể được sử dụng để xác định số lượng những cơ tích cực trong toàn bộ thời gian. - Đo bằng mV - Giá trị này hơn giá trị trung bình của một cửa sổ thời gian trên lý thuyết - Cửa sổ có thể cố định hoặc di chuyển - Cửa sổ dịch chuyển là một công nghệ làm phẳng kĩ thuật số - Cửa sổ EMG đặc trưng nằm trong khoảng 100-200 ms - Cửa sổ được dịch chuyển lớn hơn chiều dài của mẫu - Mức hoạt động trung bình gây ra một sự thay đổi về pha - Mức hoạt động trung bình tạo ra giá trị lệch – giá trị được tính bằng cách ??? - Kỹ thuật này rất hay được sử dụng.
1.2.5 Lấy tích phân
-Là việc tính diện tích nằm phía dưới tín hiệu được chỉnh lưu -Đo bằng Vs -Những giá trị sẽ được cộng lại trên toàn bộ thời gian lý thuyết, sau đó sẽ được chia cho tổng số mức. -Những giá trị này sẽ tăng liên tục theo thời gian -Mức trung bình kết hợp sẽ vào khoảng 0,637 của 12 giá trị đỉnh đỉnh -Xác định được số lượng những cơ tích cực -Có thể được đặt lại thông qua một thời gian hoặc điện áp lý thuyết.
1.2.6 Khai căn của trung bình bình phương
-Hiệu quả của phương pháp được giới thiệu bởi Basmajian và Deluca -Tính toán bằng cách bình phương mỗi một giá trị (điện áp), cộng tổng các bình phương, lấy tổng đó chia cho số giá trị quan sát và cuối cùng lấy khai căn bậc hai. -Nó vào khoảng 0,797 của một nửa giá trị đỉnh- đỉnh
1.2.7 Số điểm biên độ vượt quá mốc 0
-Đếm số lần biên độ của tín hiệu vượt quá giá trị 0 -Quan niệm ở đây là một cơ hoạt động tích cực hơn thì phát ra nhiều ảnh hưởng hơn -Phương pháp này chủ yếu được sử dụng trước khi phương pháp FFT (Fast Furê transformation )trở nên phổ biến.
1.2.8 Phân tích tần số
-Biến đổi furê nhanh được sử dụng để ngắt tín hiệu EMG trong thành phần tần số của chúng. -Những thành phần tần số này được minh hoạ bằng đồ thị như một hàm xác suất của các sự kiện. -Nó rất hữu ích trong việc xác định tần số cắt và sự mệt mỏi của cơ bắp.
1.2.9 Phân tích sự mệt mỏi
-Là sự co cơ cùng kích thước -2 thông số quan trọng nhất đối với việc phân tích sự mệt mỏi đó là tần số trung tâm và tần số trung bình. -Tần số trung tâm sẽ giảm đi khi bắt đầu thấy mệt mỏi -Nếu sự mệt mỏi kéo dài liên tục thì có một bộ lọc thông dải là cần thiết.
1.2.10 Sử dụng hàm phân bố xác suất biên độ
-Hàm này minh hoạ sự thay đổi của tín hiệu -Trục X là trục biên độ -Trục Y là tỉ lệ phần trăm của thời gian tại một biên độ nhất định -Sự phân bố kéo dài suốt quá trình làm việc nên có 2 phương thức:
+ Tối đa kết hợp với sự cố gắng + Tối đa kết hợp với sự nghỉ ngơi
1.2.11 Phân tích độ gợn sóng
-Sử dụng đối với việc xử lý tín hiệu mà có thể dịch chuyển và thay đổi theo thời gian -Độ gợn sóng là thành phần của một hàm hoặc hầu hết các hàm có số gợn sóng là vô hạn -Mục đích là để biểu diễn tín hiệu như một sự kết hợp tuyến tính của một tập hợp các hàm. -Thu được nhờ sự dịch chuyển của một gợn sóng tại một tần số nhất định qua một tần số ban đầu. -Quá trình này tạo ra một hệ số gợn sóng -Khi mà hệ số có giá trị phù hợp, từ đó có thể tính toán để khôi phục tín hiệu một cách chính xác. -Tín hiệu được khôi phục như một sự kết hợp tuyến tính của các hàm co sở mà được đo bởi hệ số gợn sóng. -Sự định vị tần số thời gian -Độ gợn sóng lớn nhất được hạn chế bởi một khoảng thời gian hữu hạn -Biến đổi fourier bị giới hạn dải thông -Sẽ xuất hiện ít những tần số chuẩn, còn thời gian chuẩn sẽ xuất hiện nhiều. -Độ gợn sóng loại bỏ đi nhiễu của tín hiệu -Năng lượng của tín hiệu sẽ được tăng cường vào hệ số không nhiều khi không có nhiễu.
1.2.12 Chuẩn hoá
-Đây không phải là một mức tuyệt đối vì sự so sánh hướng vào bên trong đối tượng hoặc trong những điều kiện không thể thực hiện được. -Mức độ co cơ chủ động lớn nhất thường được sử dụng để đọc tín hiệu EMG bên trong đối tượng. -Dựa vào chính đối tượng để có đựơc sự cố gắng hết sức. Kết luận -EMG sẽ cung cấp một thông tin hữu ích -Thông tin này chỉ có ích khi nó có đủ chất lượng -Chất lượng dữ liệu EMG có thể là một quá trình định tính.
2.Nhiễu điện và các yếu tố ảnh hưởng đến tín hiệu EMG
Phạm vi biên độ của tín hiệu EMG là từ 0-10 mV (+5 đến -5) trước khi khuếch đại. Tín hiệu EMG thu nhiễu khi đi qua các mô khác nhau. Điều đó rất quan trọng cho việc hiểu được các đặc tính của nhiễu điện. Nhiễu điện, mà ảnh hưởng đến tín hiệu EMG, có thể được phân thành các loại sau đây:
2.1 Trong các thiết bị điện tử vốn đã có những tiếng ồn
Tất cả các thiết bị điện tử đều tạo ra tiếng ồn. tiếng ồn này không thể được loại bỏ; sử dụng linh kiện điện tử chất lượng cao chỉ có thể làm giảm tiếng ồn.
2.2 Tiếng ồn xung quanh:
Bức xạ điện từ là nguồn gốc của loại tiếng ồn này. Bề mặt của cơ thể chúng ta luôn tồn tại trong bức xạ điện từ trường và hầu như không thể tránh sự chiếu xạ tới nó trên bề mặt của trái đất. Những tiếng ồn xung quanh có thể có biên độ từ 1 đến 3 mức của cường độ lớn hơn tín hiệu EMG.
2.3 Sự chuyển động của con người :
Khi sự chuyển động của con người can thiệp vào hệ thống, thông tin sẽ bị sai lệch. Sự chuyển động của con người là nguyên nhân tính không đều trong dữ liệu. Có hai nguồn chính của sự chuyển động của con người : 1) bề mặt điện cực và 2) cáp điện cực. Sự chuyển động của con người có thể được giảm bằng cách thiết kế các mạch điện tử và cài đặt cho phù hợp.
2.4 Sự bất ổn định vốn có của tín hiệu:
Biên độ tín hiệu EMG là ngẫu nhiên trong tự nhiên. Tín hiệu EMG chịu ảnh hưởng bởi tốc độ tăng nhiệt của các đơn vị vận động, tuy nhiên điều kiện trên hết đó là nung nóng trong phạm vi tần số từ 0-20 Hz. Đây là những tiếng ồn không mong muốn và việc loại bỏ chúng là quan trọng.
Các nhân tố chính ảnh hưởng đến tín hiệu EMG cũng có thể được phân loại. Cần phân loại bởi vì việc phân tích thuật toán của tín hiệu EMG nhờ đó có thể được tối ưu hóa và thiết bị có thể được thiết kế một cách nhất quán. Các yếu tố ảnh hưởng đến tín hiệu EMG rơi vào ba trường hợp cơ bản:
2.4.1. Các yếu tố gây bệnh:
Đây là ảnh hưởng trực tiếp đến tín hiệu. Các yếu tố gây bệnh có thể được chia thành hai lớp:
a. Bên ngoài :
Điều này là do cơ cấu và vị trí của điện cực. Các nhân tố như diện tích bề mặt bộ dò, hình dạng của điện cực, khoảng cách giữa bề mặt bộ dò - điện cực, vị trí của điện cực đối với các điểm vận động trong cơ, vị trí của các điện cực trên bề mặt cơ đối với các cạnh bên của cơ, sự định hướng của bề mặt dò đối với các sợi cơ chính có ảnh hưởng đến tín hiệu EMG.
b. Bên trong :
Sinh lý học, giải phẫu học, các nhân tố sinh hóa diễn ra do số đơn vị vận chuyển tích cực,kết cấu sợi cơ, lưu lượng máu, đường kính sợi cơ, độ sâu và vị trí của sợi tích cực và số lượng mô giữa bề mặt của cơ và các điện cực.
2.4.2. Những nhân tố trung gian
Các nhân tố trung gian như vật lý và sinh lý chịu ảnh hưởng của một hoặc nhiều nhân tố gây bệnh. Lý do đằng sau của việc này có thể là dải cho phép được lọc phía bên ngoài của điện cực riêng lẻ với thể tích dò được, sự xếp chồng các điện thế hoạt động trong tín hiệu EMG dò được,vận tốc truyền dẫn của các điện thế hoạt động truyền dọc theo màng sợi cơ. Ngay cả nhiễu xuyên âm từ các cơ gần đó cũng có thể gây ra nhân tố trung gian.
2.4.3. Các nhân tố tiền định
Đây là những ảnh hưởng bởi nhân tố trung gian. Số lượng các đơn vị vận chuyển tích cực, tốc độ tăng nhiệt của các đơn vị vận động, và tương tác cơ học giữa các sợi cơ có liên hệ trực tiếp đến thông tin trong tín hiệu EMG và khả năng thu được tín hiệu. Biên độ, thời gian, và hình dạng của đơn vị vận chuyển,điện thế hoạt động cũng có thể được đáp ứng lại.
Tối đa hóa chất lượng của tín hiệu EMG có thể được thực hiện bằng những cách sau đây: Tỷ lệ tín hiệu/nhiễu nên chứa lượng thông tin lớn nhất có thể và nhiễu là nhỏ nhất. Sự nhiễu tín hiệu cần đạt đến mức nhỏ nhất có thể với việc sử dụng bộ lọc và nhiễu của tín hiệu đỉnh và các bộ lọc chữ V không được khuyến khích.
Trong suốt qúa trình xử lý tín hiệu EMG, chỉ có các giá trị dương được phân tích. Khi sự chỉnh lưu nửa sóng được thực hiện, tất cả các dữ liệu âm bị loại bỏ và dữ liệu dương được giữ. Giá trị tuyệt đối của mỗi điểm dữ liệu được sử dụng trong suốt quá trình chỉnh lưu toàn sóng. Chỉnh lưu toàn sóng sẽ được ưu tiên hơn trong chỉnh lưu thông thường.
V Thiết kế mạch đo EMG
1. Sơ đồ khối hệ thống mạch đo EMG
- Khối giao tiếp và hiển thị: Khối chuyển đổi A/D,Máy tính. Hoạt động: Sau khi tín hiệu được thu nhận từ điện cực sẽ được cho qua khối để xử lý tín hiệu để thu được tín hiệu mong muốn sau đó được cho qua khối chuyển đổi tương tự sang số để đưa tín hiệu lên máy tính xử lý và hiển thị. Tác dụng: Hệ thống sẽ ghi lại tín hiệu từ ngón tay cái,ngón trỏ,ngón giữa
2. Sơ đồ nguyên lý Tập tin:Bai4..pdf
