肌电信号形成的原理

肌肉电信号的产生过程如下：

当人体做出某个动作时，脊髓神经会产生一个控制信号，并利用神经肌肉接头作为媒介传递到肌纤维。与每个神经元关联的肌纤维有很多条，这些部分合在一起构成了所谓的运动单元。

肌纤维细胞经过去极化和复极化操作，在神经肌肉接头处产生动作电位，这个动作电位会沿着神经元的轴突传导到末梢神经和肌肉接点。一旦运动神经接触到肌肉，它的轴突将会分支到多个肌纤维上，每个分支终止在肌纤维上形成运动终板。

传导到轴突末梢的动作电位使神经与肌肉的接点释放化学物质乙酸胆碱，它使得运动终板的离子通透性发生变化产生终板电位，而后该终板电位使肌细胞膜达到去极化阈值电位，并产生肌纤维的动作电位。这个动作电位沿着肌纤维向两个肌腱端传播，引起肌纤维内的一系列变化，导致肌纤维的收缩，大量肌纤维收缩产生肌肉力，并在其周围组织中产生细胞外电场。

周围组织经过滤波操作，便可由表面电极或针电极检测到人体软组织中因电流场而表现出的电位差，记录这种肌肉动作电位的曲线称为肌电图，即肌肉电信号。

肌电信号（EMG）是众多肌纤维中运动单元动作电位（MUAP）在时间和空间上的叠加。表面肌电信号（SEMG）是浅层肌肉 EMG 和神经干上电活动在皮肤表面的综合效应，能在一定程度上反映神经肌肉的活动。其信号频率一般为0-500Hz，主频范围在20-150Hz，sEMG 的峰值在0-6000uV；当肌肉完全放松时，其基线噪声应处于1-4uV（RMS）。

在实际应用中，通常使用表面电极来采集表面肌电信号，这种方法具有非侵入性、无创伤、操作简单等优点，被广泛应用于康复医学、体育科学等领域的研究和评估中。但表面肌电信号很微弱、易受干扰，测量难度较大。