الکترو مایوگرام

EMG
اکترومیوگرافی چیست؟
الکترومیوگرافی، یا ماهیچه‌نگاری برقی (به انگلیسی: Electromyography) به صورت مخفف ای‌ام‌جی (EMG) تکنیکی است برای محاسبه و ضبط حالات عضلات بدن در مواقع انقباض و انبساط که از دستگاهی به نام ماهیچه‌نگار برقی (electromyograph) که به نتایج آن ماهیچه‌نگاشت (Electromyogram) گفته می‌شود. ماهیچه‌نگاشت پالس‌های تولید شده از سلول‌های ماهیچه‌ای را در حالات انبساط و انقباض دریافت می‌کند.
الکترومایوگرافی (EMG) مطالعه عملکرد عضله از طریق تحلیل سیگنالهای الکتریکی تولید شده حین انقباضات عضلانی است. EMG اغلب به طور نادرستی بوسیله پزشکان و محققان به کار گرفته می شود. EMG اندازه‌گیری سیگنال الکتریکی همراه با تحریک عضله است که می تواند شامل عضلات ارادی و غیر ارادی شود. وضعیت EMG انقباضات عضله ارادی به میزان کشش بستگی دارد. واحد عملکردی انقباض عضله یک واحد حرکتی (motor unit) است که متشکل است از یک نورون حرکتی آلفا منفرد و تمام فیبرهایی که از آن منشعب می شوند. وقتی پتانسیل عمل (impulse) عصب حرکتی که فیبر را تغذیه می کند به آستانه دپلاریزاسیون برسد فیبر عضله منقبض می شود. دپلاریزاسیون باعث ایجاد میدان الکترومغناطیسی می شود و این پتانسیل به عنوان ولتاژ اندازه گرفته می شود. دپلاریزاسیون که در طول غشا عضله منتشر می شود یک پتانسیل عمل عضله است. پتانسیل عمل واحد حرکتی (m.u) مجموع پتانسیل عملهای منفرد تمامی فیبرهای یک واحد حرکتی است. بنابراین سیگنال EMG جمع جبری تمام پتانسیل عملهای واحدهای حرکتی موجود در ناحیه ای است که الکترود در آنجا قرار گرفته است. ناحیه قرار گرفتن الکترود معمولاً شامل بیش از یک واحد حرکتی است زیرا فیبرهای عضلانی واحدهای حرکتی مختلف در تمام طول عضله در ترکیب با هم قرار دارند. هر بخش از عضله می تواند حاوی فیبرهای متعلق به حدود ۲۰ تا ۵۰ واحد حرکتی باشد. یک واحد حرکتی مستقل می تواند دارای ۳ تا ۲۰۰۰ فیبر عضله باشد. عضلاتی که پنج حرکت را در کنترل دارند از تعداد فیبر عضلانی کمتری به ازای هر واحد حرکتی برخوردارند. (معمولاً کمتر از ۱۰ فیبر به ازای هر واحد حرکتی). در مقابل عضلاتی که محدوده وسیعی از حرکات را در کنترل دارند دارای ۱۰۰ تا ۱۰۰۰ فیبر در هر واحد حرکتی می باشند. در خلال انقباضات عضلانی ترتیب خاصی وجود دارد به این صورت که واحدهای حرکتی با فیبر عضلانی کمتر در ابتدا و سپس واحدهای حرکتی دارای فیبرهای عضلانی بیشتر منقبض می شوند. تعداد واحدهای حرکتی در عضلات در بدن متغیر است.
دو نوع اصلی EMG داریم: بالینی (که گاهی مواقع EMG تشخیصی نامیده می شود) و Kinesiological. EMG تشخیصی که معمولاً به وسیله پزشک یا متخصص اعصاب یا متخصص طب فیزیکی انجام می شود، مطالعه مشخصات پتانسیل عمل واحد حرکتی از نظر مدت و دامنه است و برای کمک به تشخیص آسیب شناسی اعصاب انجام می شود با این روش همچنین می توان دشارژهای خودبخودی عضله در حال استراحت را ارزیابی کرد و یا فعالیت یک واحد حرکتی منفرد را ایزوله نمود. Kine Siological EMG نوعی EMG است که با تحلیل حرکت مرتبط است. این نوع از EMG رابطه بین عملکرد عضله با حرکت بخشهای مختلف بدن را ارزیابی می کند و زمان بندی فعالیت عضله با حرکت را مورد بررسی قرار می دهد. به علاوه بسیاری از مطالعات در تلاشند تا قدرت عضله و نیروی تولید شده در عضله را بررسی کنند.
رابطه‌ای بین EMG با بسیاری از متغیرهای بیومکانیکی وجود دارد. با در نظر گرفتن انقباضات ایزومتریک، رابطه ای مثبت در افزایش کشش عضله و دامنه سیگنال ثبت شده EMG وجود دارد. اگر چه یک زمان تاخیر وجود دارد و به این دلیل است که دامنه EMG به صورت مستقیم با build-up کشش ایزومتریک در تطابق نیست. برای تخمین قدرت تولید شده از روی سیگنال EMG می بایست دقت زیادی کرد چون اعتبار رابطه نیرو با دامنه وقتی تعداد زیادی عضله از یک مفصل منشعب شده‌اند یا یک عضله به مفاصل متعددی وصل است خیلی قطعی نیست. در بررسی فعالیت یک عضله با توجه به انقباضات Concentric و eccentric مشخص می شود که انقباضات eccentric نسبت به انقباضات concentric در مقابل نیروی وارده برابر فعالیت کمتری در عضله تولید می کنند. همراه با خستگی عضله، کاهش در میزان کشش عضله اغلب همراه با دامنه ثابت یا حتی بیشتر در فعالیت عضله مشاهده می شود. بخش پر فرکانس سیگنال همراه با خستگی فرد افت می کند و می تواند به صورت کاهش در فرکانس مرکزی سیگنال عضله دیده شود. در خلال حرکت رابطه ای تقریبی بین EMG و سرعت حرکت مشاهده می شود. رابطه ای معکوس بین قدرت انقباض تولید شده بوسیله انقباض Concentric و سرعت حرکت وجود دارد در حالیکه eccentric توانایی حمل وزنه بیشتر با سرعت بیشتری را دارد. به عنوان مثال اگر وزنه ای بزرگ و سنگین را به سرعت ولی با کنترل پائین ببرید آن وزنه را با استفاده از انقباض eccentric پائین برده‌اید. شما قادر نخواهید بود
که وزنه را با همان سرعت پائین بردن، بالا ببرید (انقباض Concentric). نیروی تولید شده لزوماً بیشتر نخواهد بود اما شما توانستید وزنه بیشتری را حمل کنید و فعالیت EMG در عضلات مورد استفاده کمتر بوده است. بنابراین رابطه‌ای معکوس برای انقباضات Concentric و رابطه ای مثبت برای انقباضات eccentric از نظر سرعت حرکت وجود دارد. از نقطه نظر ثبت سیگنال EMG, دامنه پتانسیل عمل واحد حرکتی به عوامل مختلفی بستگی دارد نظیر: قطر فیبر عضله، فاصله بین فیبر عضله فعال و محل آشکار سازی (ضخامت چربی بافت) و خصوصیات فیلترینگ خود الکترود. هدف اصلی بدست آوردن سیگنالی بدون نویز است (مثلاً ً آرتی فکت حرکتی، آرتی فکت Hz ۶۰ و…) بنابراین نوع الکترود و خصوصیات تقویت کننده نقش حیاتی در بدست آوردن سیگنال بدون نویز ایفا می کند.

الکترود

برای Kine Siological EMG دو نوع اصلی الکترود وجود دارد: سطحی و سیستم باریک الکترودهای سطحی خود به دو گروه تقسیم می شوند. گروه اول الکترودهای فعال که در سطح آنها آمپلی فایر وجود دارد و امپدانس را بهبود می بخشد. (برای این الکترودها نیازی به استفاده از ژل نیست و این الکترودها آرتی فکت حرکتی را کاهش و نسبت سیگنال به نویز را افزایش می دهند). الکترود دیگر، الکترود غیر فعال (Passive) است که سیگنال EMG را بدون آمپلی فایر درونی آشکارسازی می کنند و لذا کاهش تمام مقاومتهای پوست تا حد ممکن برای آن اهمیت می یابد (لذا نیاز به ژل هادی و آماده‌سازی پوست دارند). با الکترود غیر فعال نسبت سیگنال به نویز کاهش یافته و بسیاری از آرتی فکتهای حرکتی با تقویت سیگنال اصلی، تقویت می شوند. مزیتهای الکترود سطحی این است که کاربرد آنها بدون درد است، قابلیت تکرار بیشتری دارند، کاربرد آنها ساده است و برای کاربردهای حرکتی مناسب است. عدم مزیت الکترودهای سطحی این است که ناحیه آشکارسازی آنها وسیع بوده و لذا پتانسیل‌هایی از عضلات کناری نیز ثبت می کنند. به علاوه این الکترودها تنها برای عضلات سطحی کاربرد دارند. الکترودهای سیم باریک برای ورود به درون عضله به یک سوزن نیاز دارند. مزایای الکترودهای سوزنی (سیم باریک Fine-wire) عبارتند از: پهنای باند وسیع، ناحیه آشکارسازی اختصاصی تر، توانایی مطالعه عضلات عمقی، جداسازی بخشهای مشخص عضلات بزرگ و توانایی مطالعه عضلات کوچک که آشکارسازی آنها به دلیل اثر عضلات کناری (cross-talk) با الکترودهای سطحی غیر ممکن است. عدم مزیتهای این الکترود اینها می باشند که فروکردن سوزن باعث ایجاد ناراحتی می شود، ناراحتی باعث افزایش گرفتگی و سفتی در عضله می گردد، برخی مواقع گرفتگی عضله رخ می دهد، الکترودها تکرارپذیری کمتری دارند چون قراردادن مجدد سوزن و سیم نازک در همان محل قبلی در عضله مشکل است. به علاوه ممکن است که فرد برای تعیین دقیق محل الکترود آن را تکان دهد و باعث افزایش ناراحتی بیمار شود. با این وجود برای برخی عضلات مشخص الکترودهای سوزنی تنها امکان برای بدست آوردن اطلاعات می باشند. تفاوتهای موجود بین نتایج الکترودهای سطحی و سوزنی به دلیل تفاوت در پهنای باند آنهاست. الکترودهای سوزنی دارای فرکانس بالاتری هستند و فعالیت یک واحد حرکتی را نیز ثبت می کنند. پهنای باند آنها بین ۲ تا Hz ۱۰۰۰ است در حالیکه پهنای باند الکترودها سطحی بین ۱۰ تا Hz ۶۰۰ می باشد.