Biomechanika
ELEKTROMYOGRAFIE


uZákladem je snímání povrchové nebo nitrosvalové aktivity.
uEMG napomáhá hodnotit funkční stav pohybového systému a jeho inervaci.
u
u

Akční potenciál
uHodnota klidového membránového napětí mezi povrchem a nitrem nervového vlákna je přibližně – 50 až
- 90 mV. Sídlem potenciálu je semipermeabilní buněčná membrána. V klidu nese vnitřní povrch
membrány záporný náboj a vnější povrch náboj kladný.
uAkční potenciál vzniká, jestliže membránové napětí překročí tzv. prahovou hodnotu (-60 mV) a
způsobí depolarizaci buněčné membrány motoneuronu (katabolický proces), vzniká vzruch a energie se
tím odevzdává pro šíření vzruchu.
uDochází tedy k obrácení polarity membrány – transpolarizaci.
uNásleduje repolarizace (metabolický pochod, anabolický proces), kterým motoneuron čerpá energii,
aby byl připraven pro další vzruch.
u

Elektrická aktivita svalu
uje obrazem nervosvalové excitace svalové tkáně na nervový podnět z CNS. uJe zobrazením aktivního
stavu svalu, kdy dochází ve svalové buňce k transformaci chemické energie na energii mechanickou a
tepelnou. uDílčí akční potenciály, které přísluší jednotlivým depolarizačním procesům jednotlivých
svalových buněk, interferují v signál, který je snímán na povrchu těla a má charakteristický tvar a
průběh.

Elektrické biosignály
označení signálu
název signálu
zdroj signálu
EMG
elektromyogram
skupina svalových buněk
EKG
elektrokardiogram
skupina srdečních buněk
EEG
elektroencefalogram
skupina nervových buněk
ENG
elektroneurogram
nervové vlákno
EEG

Vývoj elektromyografie
uFrancesco Redi – italský lékař a přírodovědec, 1626 – 1697, myšlenka, že svaly vykazují
elektrickou aktivitu
Výsledek obrázku pro francesco redi Související obrázek Výsledek obrázku pro rejnok

Vývoj elektromyografie
uLuigi Galvani – italský lékař a fyzik, 1737 – 1798, zkoumal elektrické jevy při pohybech svalů,
vytvořil galvanometr na měření malých el. proudů a napětí
Výsledek obrázku pro luigi galvani Výsledek obrázku pro luigi galvani Související obrázek

Vývoj elektromyografie
uCarlo Matteucci – italský fyzik a neurofyziolog, 1811 – 1868, jako první změřil elektrickou
aktivitu svalu na izolovaném žabím preparátu, pomocí galvanometru uHermann von Helmholtz  -německý
fyziolog, lékař, matematik, fyzik, meteorolog a filozof, 1821 – 1894, změřil rychlost šíření
vzruchů nervem
Výsledek obrázku pro carlo matteucci Výsledek obrázku pro Hermann von Helmholtz

Vývoj elektromyografie
uEmil Du Bois-Reymod – německý lékař a fyziolog, 1818 – 1896, objevitel akčního potenciálu,
zaznamenal elektrickou aktivitu svalů pomocí registrační elektrody a registroval elektrickou
odpověď ze svalu na volní kontrakci – počátek elektromyografie
Výsledek obrázku pro Emil Du Bois- Reymond Výsledek obrázku pro Emil Du Bois- Reymond

uHans Piper – německý fyziolog, 1877 – 1915, použil první kovové elektrody na registraci svalové
aktivity, zdokumentoval typické frekvenční kmity pro různě vynaloženou sílu u1939 – první
opublikovaný záznam akčního potenciálu (Sir Hodgkin, Huxley)
Výsledek obrázku pro Hans Piper

Snímání EMG signálu
uJehlová elektromyografie
-Registrační jehlové elektrody
-Diagnostika nervosvalových onemocnění

uPovrchová elektromyografie
-zaznamenáváme potenciály z většího množství motorických jednotek
-Zapojení elektrod unipolární (snímají potenciál z jedné elektrody proti nulovému potenciálu) x
bipolární (snímají rozdíl potenciálů mezi 2 elektrodami)
-
-

Typy elektrod
uRegistrační elektrody - největší velikost snímané amplitudy je dosažena snímáním signálu ze středu
svalového bříška.
uReferenční elektroda se umisťuje na místo s nejmenší elektrickou aktivitou, nad šlachou, výsledný
EMG signál je rozdílem napětí mezi aktivní a referenční elektrodou.
uZemnící elektroda - umístěna  tam,  kde nepředpokládáme výskyt velké svalové skupiny. Nejlépe na
místo, kde je nejblíže kůži kost  nebo  jiné  šlachy,  neupínající zkoumaný  sval
uStimulační elektrody - slouží k provádění kondukčních testů. Většinou jsou bipolární a je nutno je
umístit tak, aby katoda byla vždy blíže registrační elektrodě. Užívají se stimuly o délce 0,1–1,0
ms, intenzity 10–40 mV. Obecně užíváme stimuly o 3–4násobné intenzitě oproti prahovým senzitivním
stimulům.
u







Vlastnosti EMG signálu
uVýsledný EMG záznam není prostou sumací jednotlivých elementárních napětí, ale platí pro něj
zákony interference jednotlivých výbojů. uVýsledné rozpětí amplitudy signálu je 20 μV až jednotky
mV uFrekvenční oblast signálu je od jednotek Hz do 500 Hz, s hlavní oblastí od 50 Hz do 150 Hz uŠum
u EMG: vzniká nejčastěji v komunikačních přístrojích a z rozvodné sítě, nízkofrekvenční šum (0 – 25
Hz) způsobený pohybem
u

Zpracování EMG signálu
uDigitalizace signálu: Svalový signál – analogový (spojitý) – převod na digitální (diskrétní)  -
A/D převodníky uFiltrace: odfiltrování frekvencí nižších než 20Hz a vyšších než 500Hz – pomocí
dvoupásmového filtru uRektifikace: usměrnění tj. převedení všech negativních výchylek na výchylky
positivní o stejné velikosti (Otáhal ….) uVyhlazení amplitudy EMG: např. zprůměrováním hodnot
amplitudy v okně o velikosti 200ms (velikost okna závisí na potřebách a zkušenostech
experimentátora)
u
u
u
u
u




Využití EMG měření ve sportu
uV biomechanice dominují tři aplikace při používání povrchového EMG:
u1) Ukazatel zahájení svalové aktivace
u2) Udává informace o silových přírůstcích vyvolaných jednotlivými svaly nebo skupinou svalů
u3) Ukazatel únavových procesů nastávajících uvnitř svalu
u
uhttps://www.youtube.com/watch?v=u49aR1D8M40