肌肉疲劳对sEMG参数的影响

通过查找大量的文献发现，很多关于sEMG的文章都是研究肌肉疲劳时sEMG的特征变化。在本章节，主要总结了使用sEMG研究肌肉疲劳的不同方法与难度。

第一个使用sEMG技术研究肌肉疲劳时特征的是Piper，他发现，在肌肉进行等长随意收缩时EMG信号的慢变化成分逐渐增加，也就是说EMG的频谱向低频成分移动。

使用sEMG技术来研究的第一种肌肉收缩方式是等长收缩或者说静力性收缩。与动力性收缩相比，等长收缩时能容易记录到sEMG信号。在等长收缩过程中，没有运动，因此，与动力性收缩相比很少有动作伪迹的干扰。但是，尽管等长收缩时sEMG记录更容易一些，但是还会有很多影响信号记录的因素使得在分析肌电信号时增加了难度（Farina et al.，2004）。这些因素有：①皮下脂肪减弱了sEMG信号记录的幅值；②电极位置会影响sEMG信号记录，在靠近肌腱和神经支配区时sEMG信号会很弱；③还有一个影响因素就是信号串线（crosstalk），信号串线是指邻近肌肉电活动会影响目标肌肉sEMG信号的记录，主要由电极的记录引起的，但是这种干扰可以通过正确地安放电极来减小。

等长收缩时sEMG一个主要特征是sEMG信号在几秒中内频谱就会发生变化，等长收缩时使得sEMG更容易分析，由于sEMG的平均值以及前后两个采样点之间的关系不随时间变化，因此，等长收缩时的sEMG可以假定为平稳信号（Farina，2006）。由于等长收缩时记录到的EMG信号可以被看成平稳信号，因此传统的频谱分析法，例如FFT法能够用来评价EMG信号中功率谱的变化。

但是不管怎么样，动力性任务下的sEMG才更多见。但是，在动力性收缩条件下解释sEMG的特征要更困难，因为在动力性sEMG中除了上面提到的影响因素外，还有其他一些因素影响sEMG信号（Farina，2006）。在静力性收缩过程中，关节角度不变；但是在动力性收缩过程中，关节角度发生改变，这会引起记录电极下肌纤维发生移动。除此之外，在动力性收缩过程中其他一些因素（在动力性收缩中运动单位快速募集以及快速去募集，以及肌肉力量的变化）都会引起sEMG信号属性发生更多的变化，最终产生了非平稳的sEMG信号。因此，在动力性收缩过程中sEMG被看成是非平稳信号，传统的频域分析法可能并不适合，而需要更加复杂的方法分析。

考虑到等长收缩时sEMG信号的分析要比动力性收缩时更容易，有关肌肉疲劳方面的研究结论，等长收缩要与动力性收缩应用得更广（Cairns et al.，2005）。由于等长收缩和动力性收缩时神经激活方式不同，因此认为由等长收缩疲劳与动力性收缩疲劳引起的变化是一样的，应该受到质疑（Cheng and Rice，2005）。

因此，学者们开始研究其他的技术去分析动力性收缩时sEMG的特征。这种新技术就是时频分析技术，时频技术可以研究sEMG信号一段时间内频率成分发生的变化。

已经有学者使用各种不同技术获取了肌肉疲劳时sEMG信号的参数特征。下面我们将总结一下通过不同技术获得与肌肉疲劳时相关的指标参数，而且将这些参数按照不同的方法进行了分组：①以sEMG信号的幅值分析为基础的参数；②频谱参数；③时频参数；④非线性参数。