TMSi表面肌電電極演化
分類：
產品動態
作者：
維拓啟創
來源：
維拓啟創
發布時間：
2023-01-04 19:38
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在傳感器、微電子、通信等關鍵技術的發展推動下，心電、腦電和肌電等電生理信號的監測電極種類日益增多，這對于臨床診斷、健康監測和人機交互等許多生物醫學領域的應用起著推動作用。TMSi公司研發的多種表面肌電電極在有關肌電信號的研究中具有極高的應用價值。下面請跟我一起走進TMSi表面肌電電極的演化歷程。
從傳統雙極sEMG電極，到柔性印刷電路板(PCB)結合銀電極的高密度表面肌電(HD-sEMG)電極，以及適用于不規則皮膚表面的多通道微型sEMG電極。TMSi公司在sEMG電極的研發制作中，一直穩中求進，追求技術和應用的不斷革新。時至今日，織物陣列式HD-sEMG的問世，使獲取不同肌肉位置電活動的空間分布特征，以及在大幅度運動中收集高質量的肌電數據成為可能。
01 雙極sEMG電極
TMSi傳統的雙極sEMG電極可記錄一塊肌肉的運動單元綜合電活動，與TMSi多種類型的腦電帽和高密度肌電貼可結合使用，但雙極sEMG電極不能提供肌肉不同空間位置的電活動信息，因此誕生了PCB陣列式HD-sEMG電極。
02 PCB陣列式HD-sEMG電極
陣列式電極可以通過同時記錄肌肉表面多個空間位置的電活動，從而獲取肌肉電活動的空間分布特征。并且陣列式sEMG可提供淺表肌肉運動單元及其募集的額外信息，包括運動單元動作電位沿肌肉纖維的傳導速度，以及肌肉內激發的空間分布。
PCB陣列式HD-sEMG電極的穩定性高，實驗準備時間短，可獲取詳細的空間肌肉活動。由于其高空間分辨率的特點可用于精準檢測神經支配區，確定傳導速度，在神經康復等領域有著較高的應用價值。
休斯頓大學生物醫學工程系、休斯頓健康科學中心張迎春、周平教授在影響因子6.325的二區International Journal of Neural Systems期刊上發表的最新成果《Three-Dimensional Innervation Zone Imaging from Multi-Channel Surface EMG Recordings. International Journal of Neural Systems》既由于HD-sEMG高空間分辨率的特點，選用其作為確認中風患者治療局部痙攣的藥物注射部位的方法。
由于中風患者神經損傷而導致的痙攣發生率為20-40%，肉毒桿菌毒素(BTX)是治療局部痙攣的一線藥物，其效果與注射部位有關。國內知名學者張迎春、周平教授基于HD-sEMG提出了一種新穎的3D神經支配區成像方法來確定該藥物的注射部位，從而使注射藥物可以發揮出最佳的療效。
上圖中64通道的PCB陣列式HD-sEMG電極貼有3.6*3.6 cm^2及7.1*7.6 cm^2兩種型號可選，小型號電極貼的電極間距為4 mm，大型號電極貼的電極間距為8.75 mm，適用于不同大小肌群肌肉電活動的空間分布特征研究。
但PCB陣列式HD-sEMG電極貼僅適用于光滑的皮膚表面，為了提高不規則皮膚表面的適用性，TMSi研發了可自定義排列的多通道微型sEMG電極。
03 自定義多通道微型sEMG電極
自定義多通道微型sEMG電極可以根據需求以自定義的排列方式將微電極置于皮膚表面，適用于脖頸、斷肢等不規則皮膚表面的肌電信號測量。
中國科學院深圳先進技術研究院李光林老師團隊，使用自定義多通道微型sEMG電極排列成高密度陣列將正常吞咽過程可視化，提出了基于 HD-sEMG評估吞咽功能、篩選吞咽障礙的評估指標。吞咽障礙是腦中風、帕金森、小兒自閉癥等多種常見疾病的并發癥，具有極高的研究價值。
此外，芝加哥康復中心應用自定義多通道微型sEMG電極，使得智能假肢首次在患者身上試用成功。此次試用成功，打破了以往假肢笨重、舒適度低的刻板印象，是康復醫療領域的重大突破。
04 最新產品——TMSi 織物陣列式HD-sEMG電極
與PCB陣列式HD-sEMG電極相似，織物陣列式HD-sEMG電極也是將圓形的Ag/AgCl電極均勻的排布在網格上。但與PCB材質的網格相比，織物網格的靈活性更高，實驗準備時間更短，并且減少了由于網格的材料過硬在皮膚上移動造成偽跡的情況，更適合需要大幅度運動的研究中。
64通道的織物網格中，圓形Ag/AgCl電極以8x8或者6x11的形式排列。大號網格的電極間距為8.75 mm，Ag/AgCl電極直徑為4 mm。小號網格的電極間距為4 mm，Ag/AgCl電極直徑為2 mm。相比于PCB網格，織物網格適用的肌群范圍更廣，例如背部、腿部、手臂、手部、臉部和腳部的肌肉。
此外，沿著64通道織物網格中間的切割線剪開，即可得到兩個32通道的織物HD-sEMG網格，可同時記錄兩個不同位置的肌肉電活動。
織物陣列式HD-sEMG電極更加適用于神經康復、體育等領域的研究、例如肌張力、協調性、步態分析評定、肌肉疲勞及肌肉損傷評定等等。
期待學者們應用TMSi的最新產品在各領域中的最新成果交流！
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