sEMG的记录方法

sEMG信号是通过覆盖在皮肤表面的电极收集肌肉在收缩过程中产生的生物电信号而得到的。sEMG信号的记录方式有单差分和双差分两种记录方法。单差分记录方式通常需要两个记录电极，同时至少配有一个参考电极。记录电极置于活动的肌肉表面，参考电极置于电位值较低处，例如，活动肌肉附近的关节、骨性突起。在sEMG信号中的电压幅值实际上就是两个记录电极记录到的电势值的差值。由于表面电极具有一定的面积，它们收容的是若干个肌纤维上的电信号，因此sEMG实质上是运动单位支配的众多肌纤维上产生的动作电位的叠加，称为运动单位动作电位（motor unit action potentials，MUAPs）。有学者研究发现，MUAPs的形状和幅值大小受肌纤维与电极位置关系的影响：当记录电极距离肌纤维较远时，记录的电位幅值较小；记录电极与肌纤维走向平行时，记录到的电位幅值较小。因为当两个记录电极与肌纤维平行时，肌纤维上某一点产生动作电位向两个记录电极同时传导时，两者的电势几乎一样大，最终导致sEMG幅值变小。通常来说，两个记录电极与肌纤维走向平行，记录到的电位幅值最大。另外，有研究表明：2个记录电极的距离过大过小都会影响sEMG信号幅值的大小，当两个记录电极的距离大约为2cm时，sEMG信号幅值最大，因此，2cm推荐为两个记录电极的最佳记录距离。鉴于在运动时肌纤维收缩会使肌肉与皮肤之间产生相对位移，使得表面电极也会与所测试的肌肉之间发生位移，所以推荐将2个记录电极粘贴在肌肉收缩时肌腹的最大隆起处。

双差分记录方式需要3个记录电极，原理是其中2个记录电极分别与其中1个记录电极差分后得到的两个差分信号，这两个差分信号再次进行差分，最后得到的信号幅值就是双差分。目前来说，双差分技术可以最大限度地降低来自非目标肌肉的信号干扰，但是双差分技术需要特殊的仪器设备才能实现。

人体是一个良好的电导体，但是由于人体中存在各种组织，不同组织的阻抗不同，脂肪的厚度、生理性变化以及温度都会影响电信号的传导，而不同个体之间这些条件会有很大的差异，从而使肌电信号在不同个体之间进行比较成为困难。克服这个问题的一个方法就是使用相对参考值的标准化值（例如，相对于最大随意收缩时的参考值）。标准化的主要效应是消除探测条件的影响，微伏数据全部变成所选择参考值的百分比，标准化过程不会改变肌电曲线形状，只是改变了Y轴的比例。