TMSi表面肌电电极演化
分类：
产品动态
作者：
维拓启创
来源：
维拓启创
发布时间：
2023-01-04 19:38
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在传感器、微电子、通信等关键技术的发展推动下，心电、脑电和肌电等电生理信号的监测电极种类日益增多，这对于临床诊断、健康监测和人机交互等许多生物医学领域的应用起着推动作用。TMSi公司研发的多种表面肌电电极在有关肌电信号的研究中具有极高的应用价值。下面请跟我一起走进TMSi表面肌电电极的演化历程。
从传统双极sEMG电极，到柔性印刷电路板(PCB)结合银电极的高密度表面肌电(HD-sEMG)电极，以及适用于不规则皮肤表面的多通道微型sEMG电极。TMSi公司在sEMG电极的研发制作中，一直稳中求进，追求技术和应用的不断革新。时至今日，织物阵列式HD-sEMG的问世，使获取不同肌肉位置电活动的空间分布特征，以及在大幅度运动中收集高质量的肌电数据成为可能。
01 双极sEMG电极
TMSi传统的双极sEMG电极可记录一块肌肉的运动单元综合电活动，与TMSi多种类型的脑电帽和高密度肌电贴可结合使用，但双极sEMG电极不能提供肌肉不同空间位置的电活动信息，因此诞生了PCB阵列式HD-sEMG电极。
02 PCB阵列式HD-sEMG电极
阵列式电极可以通过同时记录肌肉表面多个空间位置的电活动，从而获取肌肉电活动的空间分布特征。并且阵列式sEMG可提供浅表肌肉运动单元及其募集的额外信息，包括运动单元动作电位沿肌肉纤维的传导速度，以及肌肉内激发的空间分布。
PCB阵列式HD-sEMG电极的稳定性高，实验准备时间短，可获取详细的空间肌肉活动。由于其高空间分辨率的特点可用于精准检测神经支配区，确定传导速度，在神经康复等领域有着较高的应用价值。
休斯顿大学生物医学工程系、休斯顿健康科学中心张迎春、周平教授在影响因子6.325的二区International Journal of Neural Systems期刊上发表的最新成果《Three-Dimensional Innervation Zone Imaging from Multi-Channel Surface EMG Recordings. International Journal of Neural Systems》既由于HD-sEMG高空间分辨率的特点，选用其作为确认中风患者治疗局部痉挛的药物注射部位的方法。
由于中风患者神经损伤而导致的痉挛发生率为20-40%，肉毒杆菌毒素(BTX)是治疗局部痉挛的一线药物，其效果与注射部位有关。国内知名学者张迎春、周平教授基于HD-sEMG提出了一种新颖的3D神经支配区成像方法来确定该药物的注射部位，从而使注射药物可以发挥出最佳的疗效。
上图中64通道的PCB阵列式HD-sEMG电极贴有3.6*3.6 cm^2及7.1*7.6 cm^2两种型号可选，小型号电极贴的电极间距为4 mm，大型号电极贴的电极间距为8.75 mm，适用于不同大小肌群肌肉电活动的空间分布特征研究。
但PCB阵列式HD-sEMG电极贴仅适用于光滑的皮肤表面，为了提高不规则皮肤表面的适用性，TMSi研发了可自定义排列的多通道微型sEMG电极。
03 自定义多通道微型sEMG电极
自定义多通道微型sEMG电极可以根据需求以自定义的排列方式将微电极置于皮肤表面，适用于脖颈、断肢等不规则皮肤表面的肌电信号测量。
中国科学院深圳先进技术研究院李光林老师团队，使用自定义多通道微型sEMG电极排列成高密度阵列将正常吞咽过程可视化，提出了基于 HD-sEMG评估吞咽功能、筛选吞咽障碍的评估指标。吞咽障碍是脑中风、帕金森、小儿自闭症等多种常见疾病的并发症，具有极高的研究价值。
此外，芝加哥康复中心应用自定义多通道微型sEMG电极，使得智能假肢首次在患者身上试用成功。此次试用成功，打破了以往假肢笨重、舒适度低的刻板印象，是康复医疗领域的重大突破。
04 最新产品——TMSi 织物阵列式HD-sEMG电极
与PCB阵列式HD-sEMG电极相似，织物阵列式HD-sEMG电极也是将圆形的Ag/AgCl电极均匀的排布在网格上。但与PCB材质的网格相比，织物网格的灵活性更高，实验准备时间更短，并且减少了由于网格的材料过硬在皮肤上移动造成伪迹的情况，更适合需要大幅度运动的研究中。
64通道的织物网格中，圆形Ag/AgCl电极以8x8或者6x11的形式排列。大号网格的电极间距为8.75 mm，Ag/AgCl电极直径为4 mm。小号网格的电极间距为4 mm，Ag/AgCl电极直径为2 mm。相比于PCB网格，织物网格适用的肌群范围更广，例如背部、腿部、手臂、手部、脸部和脚部的肌肉。
此外，沿着64通道织物网格中间的切割线剪开，即可得到两个32通道的织物HD-sEMG网格，可同时记录两个不同位置的肌肉电活动。
织物阵列式HD-sEMG电极更加适用于神经康复、体育等领域的研究、例如肌张力、协调性、步态分析评定、肌肉疲劳及肌肉损伤评定等等。
期待学者们应用TMSi的最新产品在各领域中的最新成果交流！
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