深入研究 sEMG 作为生物反馈方式背后的科学

sEMG 和您的患者

您使用 sEMG 生物反馈系统开始与患者进行吞咽困难练习，并在计算机屏幕上看到可能如下所示的信号（图 1）。即使您以前从未使用过 sEMG，您也可以很快推断出，当您的患者吞咽时，蓝线上升，而当您的患者放松时，蓝线是平的。但是这条线对于您的患者吞咽意味着什么？为什么垂直轴以 mV（微伏）为单位？牛顿（N）不是力的单位吗？或者也许是千帕 (kPa) 表示压力？

这些都是很好的问题，我希望在本文中回答它们。我的目标是让每个有兴趣了解它的人都可以使用我认为是一项美丽的技术。

图 1. 吞咽工作站的典型 sEMG 生物反馈显示。

图 2. 动作电位是沿着神经元细胞发送的信息。它们导致突触间隙（神经元之间的空间）中神经递质的释放。如果这张图片中的手臂就像神经元，动作电位就是沿着手臂长度发送的信息，而字母则相当于神经递质。

图 3. 从大脑皮层到下颌支 (CN V3) 再到二腹肌纤维前腹的信号示例。

• sEMG 信号是肌肉兴奋的重要指标。

• sEMG 信号是在诊所或家中进行吞咽运动的绝佳辅助手段（Albuquerque、Pernambuco、da Silva、Chateaubriand 和 da Silva，2019 年）。它可以用作生物反馈，让人们意识到肌肉收缩（例如，用于教育）和相对肌肉收缩（例如，在吞咽过程中引起更多努力或持续时间更长的收缩）。

• 由于 sEMG 信号本身可能会因会话而异，因此应将校准值用于临床目标。这意味着临床医生不应将给定的幅度 mV 作为目标，而应使用百分比（例如，在该会话中获得的常规吞咽的 90%、110%、200%，用于该传感器放置）。

• 生物反馈可用于通过向患者展示渐进式改善和跟踪他们对锻炼计划的依从性来养成习惯。

• 可以使用对患者（例如，更短的进餐时间）和临床医生（例如，吞咽安全性和效率的仪器评估）都有意义的结果来衡量进展。

• 当您可以访问可以使用复杂技术提取信息的狡猾数据科学家时，sEMG 信号可以提供非常丰富的信息。在那之前，使用 sEMG 的最佳方法是作为生物反馈（而不是对力量产生的前/后测量）。用另一位作者的话来说，

• “总的来说，旨在得出有关肌肉力量产生的结论的 sEMG 研究 [...] 当仅基于 sEMG 幅度时是有问题的。通常，为了得出机械结论，需要更先进的 sEMG 处理和建模技术。” （Vigotsky 等人，2017 年）。