دستگاه EMG (نوار عضله)
برای ثبت سیگنال های ماهیچه ای از دستگاه EMG (نوار عضله) استفاده میشود. این دستگاه یکی از تجهیزات پزشکی است که فعالیت الکتریکی عضلات اسکلتی را آشکار، ثبت و پردازش می نماید.
از دستگاه تست نوار عصب و عضله برای بررسی تشخیصی و پی بردن به عملکرد عصب های بدن استفاده میشود.
عملکرد دستگاه الکترومایوگراف
بدن انسان مولد الکتریسیته است که به این وسیله پیام ها بین مغز و دیگر اندام ها منتقل می شود. انتقال پیام ها به صورت حس لمس، درد یا فشار و … صورت میگیرد و از اندام ها به مغز انجام میشود.
انواع عضلات در بدن شامل عضله اسکلتی، قلبی و عضله صاف است. عضلات بدن هرکدام ویژگی های خاصی مثل تحریک پذیری، انقباض پذیری و کشش پذیری دارند. عضلات اسکلتی عمدتا به استخوان متصل اند و دارای کنترل ارادی می باشند.
دستگاه الکترومایوگراف فعالیت الکتریکی هرکدام از عضلات اسکلتی را آشکار، ثبت و سپس پردازش می کند. شکل موج به دست آمده را الکترومایوگرام (EMG) می نامند.
این موج نشان دهنده وضعیت فیزیولوژیکی یک عضله یا دسته ای از عضلات است. همچنین وضعیت رشته های عصبی کنترل کننده را نیز نمایش میدهد.
در اثر انتقال سیگنال های عصبی به عضله تارهای عضلانی فعال میشوند و ایجاد پتانسیل عملی مینمایند. به این اتفاق الکترومایوگرام گفته میشود.
موج الکترومایوگرام اراده بدن را برای انجام حرکت نشان میدهد و محدوده فرکانسی سیگنال آن بین ۲۵ هرتز تا چند کیلوهرتز متغیر است. دامنه سیگنال از ۱۰۰ میکروولت شروع میشود و تا ۹۰ میلی ولت متغیر می باشد.
این مسئله به نوع سیگنال و الکترود نیز بستگی دارد. زیرا EMG فاقد محدوده فرکانس پایین ECG است و سیگنال های آرتیفکت پایین به راحتی قابل حذف هستند.
در صورتیکه از الکترودهای سطحی برای ثبت استفاده شود، سیگنال ها دارای دامنه کمی (حدود ۱.۰ میلی ولت) خواهند بود. امپدانس الکترود نیز به طور نسبی کم است و حدود ۲۰۰ تا ۵۰۰۰ اهم می باشد. این میزان به نمونه الکترودهالکترولیت و فرکانسی که امپدانس محاسبه میکند نیز بستگی خواهد داشت.
اگر از الکترود سوزنی استفاده شود، دامنه سیگنال قوی تر خواهد بود و امگدانس آن نیز افزایش می یابد. بذا به گین کمتر و امپدانس ورودی بالاتری برای تقویت کننده آن نیاز است.
کاربرد دستگاه EMG چیست؟
از کاربردهای EMG میتوان به اندازه گیری میزان بهبیود ماهیچه ها پس از فیزیوتراپی، اندازه گیری رابطه خستگی و متغیرهای متابولیکی و تشخیص اختلالات عصبی و عضلانی مثل مایوپاتی های مادرزادی، نوروپاتی های محیطی، فلج اطفال و … اشاره کرد.
دستگاه ثبت سیگنال های ماهیچه ای (EMG) ساختار پیچیده ای ندارد و بخش عمده آن مربوط به ثبت سیگنال های ماهیچه ای می باشد که با مدارات داخلی امکان پذیر است.
این دستگاه ساده ترین بلوک دیاگرامی را دارد که امروزه براساس آن دستگاه ها ساخته میشوند.
الکترودهای مورد استفاده در دستگاه EMG به دو دسته اصلی تقسیم میشوند که شامل الکترودهای سوزنی (ریز الکترود) و الکترود سطحی می باشد.
الکترود سوزنی (ریزالکترود)
این الکترود وارد بدن میشود و جزو الکترودهای تهاجمی به شمار میرود. جنس آن از پلاتین یا استیل ضدزنگ است و به دلیل نزدیکی زیاد آن با فیبرهای عضلانی سیگنال ها قوی و کم نویز هستند.
الکترودهای سوزنی محدوده ثبت کوچکی دارند و در ثبت سیگنال ماهیچه ای یک یا دو فیبر عضلانی مورد استفاده قرار میگیرند.
تنها مشکل استفاده از الکترودهای سوزنی این است که نمیتواند فیبرهای عضلانی را که کمی با محل الکترود فاصله دارند، تشخیص دهد. اما برای ثبت موضعی ایده آل است.
الکترود سطحی
الکترودهای سطحی خود به دو دسته الکترود خشک و ژل دار تقسیم میشوند. در جایی که امکان استفاده از الکترود سطحی ژل دار وجود ندارد، الکترود خشک مورد استفاده قرار میگیرد.
استفاده از الکترود سطحی خشک امگدانس پوست و الکترود را بالا میبرد و باید دقت کرد شکل الکترود با انحنای پوست همخوانی داشته باشد.
جنس الکترودهای سطحی از نقره است و با روکش کلرید نقره یا طلا ساخته میشوند. برای مرطوب کردن گوست این الکترود با ترکیب پتاسیم و ژل استفاده میشود.
کاربرد الکترودهای سطحی برای زمانی است که میخواهیم فعالیت کلی عضله را بدانیم. امپدانس الکترود سطحی بین ۲۰۰ تا ۵۰۰ اهم متغیر می باشد و به نوع الکترود و محل تماس با الکترود با الکترولیت و فرکانس کاری نیز بستگی خواهد داشت.
فرکانس کاری این دستگاه بین ۶ تا ۵۰۰ هرتز است و بیشترین مولفه آن در بازه ۲۰ تا ۱۵۰ هرتز می باشد.
قسمت های مختلف دستگاه EMG
پیش تقویت کننده
به منظور جلوگیری از القای نویزهای بزرگ برق شهری، از پیش تقویت کننده تفاضلی استفاده میشود. به این وسیله قسمتی از سیگنال که در برق شهری و دستگاه مشترک است حذف شده و قسمت متفاوت تقویت میگردد. این قسمت به سمت خروجی میرود و دقت آن برحسب CMR بیان میشود.
پیش تقویت کننده مناسب، برای این منظور باید دارای ( CMR )، ۲۲۰۰ ( ۹۰db ) باشد. همچنین باید دارای اسپانس ورودی بالا، ضریب حداقل سیگنال مشترک مناسب، نویز کم و بدون امواج باشد.
پیش تقویت کننده باید عملکرد تفاضلی داشته باشد و اختلاف بین زوج الکترود را تقویت نماید. سیگنال مشترک مثل تداخل برق شهری و آرتیفکت حرکتی را نیز باید تضعیف نماید.
فیلتر
برای استفاده از این دستگاه روشی به کار میرود که با استفاده از آن یک فیلتر پایین گذر و یک فیلتر بالا گذر به کار میرود. در الکترومایوگراف، سطح فرکانسی ۶ تا ۵۰۰ هرتز اهمیت زیادی دارد و باید ابتدا با فیلتر پایین گذر فرکانس های بالاتر از ۵۰۰ هرتز را حذف کرد. از طرفی آرتفیکت های حرکتی مهم است زیرا دارای فرکانس پایین هستند.
فیلتر بالاگذر با فرکانس ۱۰ تا ۲۰ هرتز نیز مناسب است و از یک فیلتر nh که فرکانس ۵۰Hz را حذف می کند نیز استفاده می گردد.
مبدل آنالوگ به دیجیتال
پیش از ارسال سیگنال ثبت شده به کامپیوتر و پردازش آن، باید سیگنال دیجیتالی شود. به این منظور از فرکانس نمونه برداری و تعداد بیت AD انتخاب میشوند که باید مناسب باشند.
پردازش سیگنال دیجیتال
برای پردازش سیگنال دیجیتال روش های مختلفی وجود دارد که انتخاب آنها به نوع کاربردشان بستگی خواهد داشت. یکی از این روش ها، محاسبه طیف توان سیگنال با استفاده از HET است که با آن میتوان اطلاعات موجود در مولفه های فرکانسی سیگنال را استخراج کرد. همچنین میتوان نوع فیبرهای عضلانی فعال شده را مشخص نمود و سرعت هدایت عضله را با استفاده از دو الکترود جدا که فاصبه مشخصی از هم دارند، روی یک فیبر عضلانی قرار داد و به دست آورد.
نمایشگر یا ثبات سیگنال
بعد از برداشت سیگنال و استخراج مولفه های مرتبط با فعالیت عضلانی، سیگنال نمایش داده میشود. برای نمایش سیگنال ها چند روش وجود دارد میتوان نتیجه را روی کامپیوتر نشان داد و یا روی کاغذ چاپ کرد.
