呼吸肌表面肌电图的采集和半自动分析

我对呼吸肌的运动控制感兴趣，这种方法将通过检查呼吸肌激活的时间和幅度来帮助我们了解它们的协调性。最近最重要的发现是，即使是低水平的负荷呼吸并伴有呼吸困难，认知需求也会导致认知任务的更多错误并降低体力任务的速度。此外，呼吸模式也变得更加多变。

我们的协议解决了一种方法的需求，该方法可以在不影响振幅或时间的情况下从 EMG 信号中去除 ECG 伪影，从而保留对准确分析呼吸过程中呼吸肌协调至关重要的肌肉激活细节。我们的协议基本上只从组合的 ECG、EMG 信号中删除 ECG 频率内容。这只是心电图伪影。

它保留了 EMG 信号的所有其他基本细节和时间准确性，同时精确地适应可变的心宽。考虑 COPD 患者穿过繁忙街道的认知需求。这需要考虑交通、行走协调、处理呼吸困难以及处理通气肌募集增加。

我的研究重点是通气和四肢肌肉的认知负荷和运动控制如何干扰身体活动。首先，将参与者置于坐姿。用酒精湿巾擦拭皮肤，让皮肤完全干燥，以减少皮肤阻抗。

通过地标和触诊识别感兴趣的肌肉，并将表面电极放在胸部右侧。对于肋横膈肌和肋间肌，确定腋前线和锁骨中线。将成对的肌电图电极垂直放置在这两条线之间的第七或第八肋间隙水平。

然后确定颈部的后三角形以定位斜角肌。通过让参与者大口呼吸或通过右侧等长阻力侧屈，可以更清楚地看到这块肌肉。现在将成对的电极沿肌肉的纵轴放置在胸骨旁肋间肌的环状突水平，将第二个肋间隙定位在胸骨右侧外侧 1 到 2 厘米处。

通过触诊锁骨、柄和柄和胸骨交界处的 Louis 胸骨角，可以促进该肋骨的位置。第二胸骨旁肋间肌就在右侧，低于 Louis 的胸骨角。沿肌肉的纵轴放置成对的电极。

在定位胸骨上切迹和乳突后，下一个标志是胸锁乳突肌。将手放在参与者下巴的左侧，让参与者轻轻地对着手进行等长左旋转，以突出右侧胸锁乳突肌腹部。然后将成对的电极沿其纵轴定位在肌肉腹部的中点。

如果需要，将接地传感器连接到 C7 或 T1 棘突，并将负极心电图电极放在支架上。然后将 ECG 正电极放在左腋前线的第五肋间隙上。现在将肌电图传感器夹连接到肌电图电极上。

在每个肌电图传感器下方贴上双面胶带，将其牢固地固定在皮肤上。确保来自不同肌电图传感器的电线不会重叠或在肌肉之间产生串扰。在电极和传感器上贴上医用级低过敏性胶带，以将它们进一步固定在皮肤上，而无需施加过大的压力。

对于信号采集，请在数据采集软件上选择预设模板，然后按 Open。预设参数将在 EMG 信号中具有 0.5-20 赫兹的高通滤波器，以减少低频伪影并促进实时可视化。确保采样率设置为 1 kHz，并且 EMG 信号的增益为 1， 000。

选择模板后，获取心电图和呼吸流量的同步记录。根据协议获取表面 EMG 和 ECG 数据，例如在健康志愿者参与者的吸气阈值负荷期间。对于预处理，打开软件并确认 5 赫兹的双向高通滤波器、去除心电图污染的最小均方自适应滤波器和移动窗口为 0.02 秒的均方根变换的参数，然后按继续。

接下来，选择要分析的文件，然后按 OK.如果分析整个持续时间，请设置从 0 秒到最长时间的范围。按 Select the range（选择范围）、Continue（继续），然后按 Conditioning（调节）。按下分析按钮以应用预设参数并可视化分析的 EMG 信号。

在录制过程中，按下 rescaled on 1 按钮可将 EMG 信号的最大值标准化。按 continue （继续） 可打开计算开关。该软件将根据 EMG 信号的导数函数检测 EMG 活动开始时间。

现在按下开和关按钮。从所需的肌肉中选择 EMG 信号进行可视化。在肌肉之间交替检查所有记录的信号。

按 stop looking 并转到 saving 并单击 Saving。选择要保存的数据，并带有降低信号频率的选项。按 Save processed data（保存已处理的数据）。

选择要保存的文件夹。为文件命名，然后按 Save （保存）。对于后处理，请使用计算软件打开保存的文件以进行后处理。

通过流量信号的开启和关闭时间来识别每次呼吸。计算每次呼吸的 EMG 峰值 RMS 和平均 RMS。对于 EMG 起始，计算 EMG 起始和吸气流起始之间的绝对差异（以毫秒为单位）。

然后对于 EMG 偏移，计算 EMG 偏移与吸气流结束之间的绝对差。对于相对于吸气时间持续时间的 EMG 发作，计算 EMG 发作和吸气流量发作之间的相对差异。最后，对于相对于吸气时间持续时间的 EMG 偏移，计算 EMG 偏移和吸气流量偏移之间的相对差值。

与原始肌电图相比，隔膜过滤肌电图中的 ECG 伪影减少。在低吸气阈值负荷下，斜角肌和胸骨旁肋间肌的开始活动发生在吸气流开始之前，而横膈肌和胸锁乳突肌在吸气流开始后激活。在高吸气阈值负荷下，观察到相对于吸气流的所有四块肌肉的早期激活。

横膈肌、胸骨旁肋间肌和斜角肌的肌电图活动持续时间在低负荷和高负荷之间保持相似。与低负荷相比，高负荷下胸锁乳突肌活动的持续时间更长。所有肌肉的肌电图均方根在高负荷时高于低负荷时，表明肌肉活动增加。