肌电假手信号检测和使用训练

三、肌电假手信号检测和使用训练

肌电假手由残肢肌肉活动产生的生物电流作为信号,以控制假手的动作。因此,装配肌电假手时需要对残肢肌电信号有一定要求。为此对装配肌电假手者需要进行肌电信号的测试,并正确地选择电极的位置。对于因残肢肌肉萎缩,残肢肌肉活动的控制意识己经遗忘者,或由于损伤严重、手术植皮等因素造成肌肉错位、粘连、疤痕挛缩、骨质突出疼痛、神经纤维瘤等妨碍肌电假手的安装者,不但需要进行肌电信号的检测和训练,也必须进行相应的治疗。

(一)残肢肌电信号检测

1.肌电信号检测设备 一般是使用专用的肌电测试仪进行检测。这是一种利用皮肤电极检测肌电信号的设备。其基本原理是当肢体的某一肌群收缩时,一组皮肤表面电极可以拾取到一组微弱的交变的电压信号,频率大约为200~1000赫兹,信号经过放大后,推动显示仪表。利用该肌电信号测试仪的皮肤表面电极在肌肉收缩部位的皮肤表面寻找残肢肌电的最大信号点。(图1-8-5)

图示

图1-8-5 肌电信号测试仪
A.电池校验 B.肌电信号表 C.电极插口 D.皮肤电极 E.接地电极 F.电源开关

2.肌电检测方法 首先在初步确定的皮肤电极部位画上标记,然后将肌电假手的皮肤表面电极放到标记处,用橡皮带扎牢,让患者用另一手握住接地电极。如果是前臂截肢者,可以将接地电极用橡胶带捆绑在上臂。请截肢者放松残肢后进行测试。(图1-8-6)

图示

图1-8-6 皮肤表面电极肌电信号测试
A.前臂伸肌群电极导线 B.前臂屈肌群电 C.接地电极

开始检测时可能出现表上显示出的肌电信号低,而干扰信号高的现象。引起这种现象的原因主要有三个方面:①电极接触皮肤不好:应重新捆绑电极,使电极与皮肤全面接触。②皮肤电阻抗过高:多见于冬季,皮肤干燥,油脂过多,可以用酒精擦拭皮肤去脂或用水湿润皮肤后重新测试。③测试的环境存在强的干扰电信号来源:应注意避开干扰源或做好测试的屏蔽工作

如果是前臂截肢者,正式检测前先请他学会做幻肢的伸指、伸腕和屈指、屈腕动作。为了帮助截肢者理解和恢复幻肢感觉,可以请截肢者用健侧手配合,同时做同样的动作。当截肢者做出了幻肢运动时,检查者可以在相应的肌肉收缩部位触到肌肉收缩的感觉。

当截肢者初步掌握了幻肢运动后,开始正式检测,观察左右两侧电表上的指针。如果背伸肌侧的表针达到60微伏(μV),另一表未达到20微伏(μV),就算成功。在拮抗肌一侧的表不超过20微伏的前提下,两个表微伏数的差距越大越好,这表示主动背伸动作的肌电发放水平高,而相对应的拮抗肌电发放水平低、干扰少。这样的控制信号状态对肌电假手的控制性能好。

然后用同样方法测定主动屈指、屈腕时的两个表的电压值。每种测试反复做三次,取平均值,记录数据。

(二)皮肤电极肌电信号要求和电极位置的选择

1.皮肤肌电信号要求

(1)有足够的肌电信号强度,一般应大于60微伏(μV)。

(2)在发出该组肌电信号的同时,拮抗组肌肉所产生的肌电信号干扰少,不超过20微伏(μV)。(https://www.daowen.com)

(3)主动收缩肌肉产生的电信号稳定性高。

2.皮肤电极位置的选择 皮肤表面电极收集的肌电信号是一组肌群的电信号。各个残肢由于截肢部位不同,残留的肌肉情况不同,导致信号的强度也不同,可能引出最强肌电信号的部位不同,需要截肢者配合测试者应用电极,按上述的测试方法在残肢上寻找肌电信号最好的部位。

3.经常应用的信号部位和方法 常用的双通道的前臂肌电假肢肌电信号多来自前臂伸肌群和屈肌群,控制开手和闭手;带有肌电分平信号的前臂肌电假手通常用其屈肌、伸肌的低电平信号控制开手、闭手,应用其高电平信号控制腕关节的旋前、旋后。上臂截肢后要求的动作多,而信号来源少,肌电假手装配困难很多,不得不经常应用混合控制方法。常将双通道的上臂肌电假手的电极放在残余的肱二头肌、肱三头肌部位,应用幻肢运动中的屈肘、伸肘动作信号控制假肢的闭、开手动作,假肢肘关节的屈肘和伸肘动作依靠索控机构完成。目前有的肌电假手利用两组肌肉同时收缩作为转换开关信号,通过控制转换开关分别控制假手和各个关节的运动。

(三)肌电假手的训练

残肢状况的好坏直接影响假手功能的发挥。对于肌电假手的功能,截肢者的残肢情况、关节活动度、肌力条件、肌电信号的状态都是十分重要的影响因素,特别是肌电信号的状态更是至关紧要。因此,在装配肌电假手前,要对截肢者进行充分的残肢训练,训练主要有以下两个方面的内容。

1.增大残肢肌力和活动范围的训练 前臂截肢者的训练内容主要是增大肩、肘关节及前臂旋转活动范围的训练和强化肌力的训练。

2.肌电信号源的训练 据上海交通大学统计,约有60%~70%的前臂截肢者在装配使用肌电假手时,其肌电信号控制性能不好,不能启动,因此进行残肢肌电信号训练是极为必要的。训练是以生物反馈法为依据进行的,通过训练,反复启发、诱导和鼓励,不断增强截肢者的信心,使他们从仪表指针的摆动或指示灯的变化上,感觉到肌电发放水平在随着意识控制幻肢动作而发生相应的变化,从中悟出要领,建立起联系。其训练方法如下:

(1)自我意识训练 闭目进行自我训练,模拟开手或闭手时幻肢的动作,进行桡侧腕长伸肌或尺侧腕屈肌的收缩运动,反复进行,直到感觉累了为止。

(2)为了有个客观指标,可将皮肤表面电极与信号放大器的指示灯相联,利用指示灯的亮、灭来定性地鉴定肌电是否引出。

(3)将皮肤表面电极与肌电信号测试仪相联,可以定量地测定肌电信号发放水平。

(4)用皮肤表面电极直接控制假手手头,最能提高截肢者的训练兴趣。

(四)肌电假手的穿戴和使用训练

1.肌电假手的穿戴 现代的肌电假手穿戴与普通假手的穿戴方法没有区别,但是仍然应当注意的是必须保证假肢接受腔内的皮肤表面电极与皮肤具有良好的接触。否则可能由于信号不好,不能控制开手、闭手。

2.肌电假手的使用训练 假手使用的一般性训练方法,请参阅有关索控假手的训练。肌电假手使用训练的不同在于:

(1)肌电假手由于去除了控制索,截肢者不再依靠自身关节运动牵拉牵引索开手,使得手的应用空间增大了很多,需要注意加强截肢者在尽可能大的空间范围应用假手的训练。

(2)由于肌电假手控制随意性好,应注意训练快速闭手、取物与开手、放物功能。某些带有手指感觉的肌电假手应当注意训练捏取软的物体。

(3)减少使用中误动作的训练 某些假手的动作可能引起电极的接触不良而不能引出正确的信号,不能开手或由于干扰信号过大引起错误动作。如果反复出现某种固定的错误的动作,则需要从接受腔的装配上检查原因或注意回避某种动作。

(赵辉三 顾越)