6 ELEKTROMYOGRAFIA - :: KTEBI :: Katedra Teoretickej …ktebi.uniza.sk/predmety/SAB/praca/lab06_Elektromyogr… · · 2016-04-06Teto proces je záy ako „motor unit recruitment

SNÍMANIE A ANALÝZA BIOPOTENCIÁLOV - NÁVODY NA LABORATÓRNE CVIČENIA 6 ELEKTROMYOGRAFIA

6 ELEKTROMYOGRAFIA

6.1 Teoretický úvod

Ľudské telo obsahuje tri druhy svalových tkanív, ktoré plnia špecifickú úlohu: kostrové svaly, hladké

svaly a srdcový sval.

Srdcový sval sa nachádza výlučne v srdci. Pri kontrakcii srdca dochádza k cirkulácii krvi,

ktorá zabezpečuje transport živín pre bunky a odvod odpadových látok.

Hladké svaly tvoria steny vnútorných orgánov, ako sú napr. črevá, cievy a pľúca.

Kontrakcie hladkých svalov umožňujú regulovať prechod potravy zažívacím traktom,

kontrolovať tlak krvi a prietok alebo regulovať tok vzduchu počas dýchania.

Názov kostrových svalov bol odvodený od faktu, že sú zvyčajne pripojené ku kostre.

Kontrakcia kostrových svalov umožňuje pohyb jednotlivých častí tela.

Primárnou funkciou svalov, bez ohľadu na druh, je premena chemickej energie na mechanickú

prácu – kontrakciu svalu.

Ľudské kostrové svaly sa skladajú zo stoviek cylindricky tvarovaných buniek, ktoré sa spájajú do

svalových vlákien. Kostrové svaly sú stimulované ku kontrakcii pomocou somatosenzorických nervov,

ktoré vedú signál v podobe nervových impulzov z mozgu alebo miechy (Obr. 6.1). Axóny (nervové

vlákna) sú dlhé cylindrické predĺženia neurónov. Axóny opúšťajú miechu ako spinálne nervy a mozog

ako kraniálne nervy a sú distribuované k danému kostrovému svalu vo forme periférnych nervov. Každé

nervové vlákno sa rozvetvuje a inervuje niekoľko individuálnych svalových vlákien.

Aj keď jeden motorický neurón môže inervovať niekoľko svalových vlákien, každé svalové vlákno je

inervované iba jedným motorickým neurónom. Kombinácia jedného motorického neurónu a všetkých

svalových vlákien, ktoré riadi sa nazýva motorická jednotka (Obr. 6.1).

Obr. 6.1: Motorická jednotka


Keď je aktivovaný motorický neurón, tak všetky svalové vlákna, ktoré inervuje odpovedajú

impulzom neurónu generovaním vlastných elektrických signálov, ktoré vedú ku kontrakcii aktivovaných

svalových vlákien.

Fyziologicky je stupeň kontrakcie kostrového svalu kontrolovaný:

1. Aktiváciou požadovaného počtu motorických jednotiek svalu,

2. Riadením frekvencie impulzov motorických neurónov každej motorickej jednotky.

Keď sa požaduje zvýšenie sily svalovej kontrakcie na vykonanie určitej činnosti, tak mozog zvýši

počet naraz aktívnych motorických jednotiek v danom svale. Tento proces je známy ako „motor unit

recruitment“.

Nečinnosť kostrových svalov in vivo sa preukazuje fenomémon známym ako tonus. Tonus je stav

ľahkej tenzie, ktorá slúži na udržovanie svalu v stave pohotovosti. Tonus vzniká v dôsledku premenlivej

periodickej aktivácie malého počtu motorických jednotiek svalu motorickými centrami v mozgu

a mieche. Plynulo kontrolované pohyby tela (chôdza, plávanie alebo jogging) sú vytvárané stupňovanými

kontrakciami kostrového svalu. Stupňovanie znamená zmenu sily svalovej kontrakcie v závislosti od

zaťaženosti svalu. Kostrové svaly sú preto schopné adekvátne reagovať na rôzne zaťaženie. Napríklad,

úsilie svalov vyvinuté chôdzou po rovine je menšie ako úsilie vynaložené rovnakými svalmi pri stúpaní

po schodoch.

Keď je aktivovaná motorická jednotka, tak zodpovedajúce svalové vlákna generujú a vedú vlastné

elektrické impulzy, ktoré napokon spôsobia kontrakciu vlákien. Elektrický impulz každého svalového

vlákna je veľmi slabý (menej ako 100 µV), ale sumovaná aktivita mnohých vlákien súčasne indukuje

napäťové rozdiely v koži nad nimi, ktoré sú detekovateľné párom povrchových elektród. Detekcia,

zosilnenie a zaznamenanie zmien v napätí kože, ktoré vznikajú kontrakciou kostrových svalov sa nazýva

elektromyografia. Takto získaný záznam sa nazýva elektromyogram (EMG).

6.2 Ciele cvičenia

1. Pozorovanie a snímanie kostrového svalového tonusu v súvislosti s bazálnou úrovňou

elektrickej aktivity pri uvoľnenom stave svalu.

2. Zaznamenanie maximálnej sily stlačenia pre pravú a ľavú ruku

3. Pozorovanie, snímanie a korelovanie aktivácie motorických jednotiek so vzrastajúcou silou

kontrakcie kostrového svalu.

4. Vypočutie EMG „zvukov“ a korelovanie intenzity zvuku s aktiváciou motorických jednotiek

svalu.


6.3 Zoznam materiálu

Súprava na pripojenie elektród (SS2L)

Jednorazové elektródy (6 elektródy pre jedno meranie)

Prostriedok na čistenie pokožky

Slúchadlá s konektorom jack 3,5mm*

Pomôcka na precvičenie zápästia (loptička, gumený prstenec, ...)*

softvér BSL 4 (Biopac Student Lab System)

Prístroj BIOPAC MP36

*Uvedený materiál si študenti zabezpečia a prinesú so sebou na cvičenie

6.4 Postup merania a spracovania údajov

6.4.1 Príprava na experiment

1. Zapnite počítač.

a. Uistite sa, že je zariadenie MP36

vypnuté!

2. Zapojte súpravu na pripojenie elektród SS2L

do konektora

kanála 1 a slúchadlá zo zadnej strany MP36

(Obr. 6.2).

3. Zapnite zariadenie MP36.

4. Očistite si pokožku v miestach, kde budete

umiestňovať elektródy.

5. Umiestnite 3 elektródy na každé predlaktie

podľa Obr. 6.3.

6. Pripojte svorky súpravy SS2L k jednotlivým

elektródam na dominantnú ruku. Dodržte

farebné označenie a postupujte

podľa Obr. 6.4. Všeobecne platí, že praváci

majú dominantné pravé predlaktie a ľaváci

ľavé predlaktie.

7. Spustite program BSL 4.

Obr. 6.2: Zariadenie MP36 s pripojenou súpravou SS2L a slúchadlami


8. Vyberte lekciu

„L01 – Electromyography (EMG) I” a kliknite

na tlačidlo OK.

9. Vyplňte názov súboru, do ktorého sa budú

ukladať merané dáta a potvrďte tlačidlom

OK.

Obr. 6.3: Umiestnenie elektród

Obr. 6.4: Pripojenie káblov

6.5 Kalibrácia

1. Subjekt zaujme polohu v sede a ruku si položí na stehno (Obr. 6.5).

2. Kliknite na tlačidlo Calibrate.

3. Dve sekundy po začiatku kalibrácie zovrite päsť čo najsilnejšie po dobu 2-3 sekúnd a čakajte

na dokončenie kalibrácie.

4. Skontrolujte zaznamenané dáta. Overte, či namerané dáta korenšpondujú so vzorovými

(Obr. 6.6).

5. Opakujte kalibráciu (Redo Calibration), ak sa nameraný signál nepodobá na vzorové dáta.

Skontrolujte, či majú elektródy dostatočne vodivý kontakt s pokožkou. Ak sú namerané

údaje v poriadku pokračujte kliknutím na tlačidlo Continue.


Obr. 6.5: Situácia pre kalibráciu a meranie

Obr. 6.6: Vzorové kalibračné údaje

6.6 Záznam údajov

Meranie bude uskutočnené v dvoch situáciách:

Meranie na dominantnej ruke

Meranie na nedominantnej ruke

Počúvanie EMG signálu

Pri meraní postupujte podľa nasledovných pokynov.

Meranie na dominantnej ruke

1. Elektródy sú pripojené k dominantnej ruke a ruka je relaxovaná.

2. Kliknite na tlačidlo Record.

3. Vykonajte sériu štyroch cyklov sekvencie: zovri – uvoľni – čakaj s postupne narastajúcou

silou zovretia

Držte zovretie po dobu 2 sekúnd, uvoľnite zovretie po dobu 2 sekúnd

Prvé zovretie je najslabšie a posledné štvrté je maximálne.

4. Kliknite na tlačidlo Suspend.


(Obr. 6.7). Ak sú podobné kliknite na tlačidlo Continue. Ak sa nezhodujú, opakujte meranie

kliknutím na tlačidlo Redo.


Obr. 6.7: Vzorové údaje - dominantná ruka

Meranie na nedominantnej ruke

6. Elektródy pripojte k nedominantnej ruke a ruka je relaxovaná.

7. Kliknite na tlačidlo Record.

8. Vykonajte sériu štyroch cyklov sekvencie: zovri – uvoľni – čakaj s postupne narastajúcou silou

zovretia

Držte zovretie po dobu 2 sekúnd, uvoľnite zovretie po dobu 2 sekúnd.

Prvé zovretie je najslabšie a posledné štvrté je maximálne.

9. Kliknite na tlačidlo Suspend.


(Obr. 6.7). Ak sú podobné kliknite na tlačidlo Continue. Ak sa nezhodujú, opakujte meranie

kliknutím na tlačidlo Redo.

Počúvanie EMG

11. Kliknite na tlačidlo Listen pre pokračovanie snímania EMG a zároveň počúvania EMG cez

pripojené slúchadlá.

12. Postupne zvyšujte silu zovretia ruky a všímajte si ako sa zvyšuje hlasitosť zvuku.

13. Ak ste skončili, kliknite na tlačidlo Stop. Ak chcete počúvať EMG znova, kliknite na tlačidlo

Redo.

14. Kliknite na Done pre úplné ukončenie merania.

15. Odstráňte elektródy a upracte pracovisko.

6.7 Analýza nameraných dát

Analýza nameraných dát spočíva vo vyhodnotení priebehu signálu EMG a jeho integrovanej verzie

pre dominantnú a nedominantnú ruku:

CH 1 EMG

CH 40 Integrated EMG


Pomocou I-kurzora označte oblasť dát, ktoré zodpovedajú úseku zovretia ruky podľa Obr. 6.8

pre všetky zovretia a namerané hodnoty zapíšte do tabuľky A.

Obr. 6.8: Výber EMG údajov

Pomocou I-kurzora označte oblasť dát medzi jednotlivými zovretiami ruky (Obr. 6.9) a opakujte pre

ostatné zovretia. Namerané hodnoty zapíšte do tabuľky C.

Obr. 6.9: Výber EMG údajov

6.8 Vyhodnotenie

1. Porovnajte merania strednej hodnoty EMG pre maximálne zovretie pravej a ľavej ruky

Sú hodnoty rozdielne? Ktorá ruka vykazuje väčšiu silu zovretia? Vysvetlite prečo.

2. Ktoré faktory súvisiace s pohlavím prispievajú k pozorovaným rozdielom v sile zovretia?

3. Preukázali sa rozdiely v tonuse medzi svalmi na pravom a ľavom predlaktí? Očakávali ste rozdiel?

Je prítomný rozdiel v tonuse medzi rôznymi pohlaviami?

4. Objasnite zdroj EMG signálu, ktorý je detegovaný pomocou EMG elektród.

5. Definujte tonus kostrového svalu.

6. Definujte elektromyografiu.


Protokol z laboratórneho cvičenia - Elektromyografia

Meno a priezvisko študenta:

Dátum vypracovania:

Profil subjektu

Meno: ____________________________ Vek: ______ Pohlavie: Muž / Žena

Dominantná ruka: Pravá/Ľavá

Výška: _______

Váha: ________

A. Meranie EMG

Poradové číslo zovretia

Dominantná ruka Nedominatná ruka

1

2

3

4

B. Z nameraných údajov z predchádzajúcej tabuľky vypočítajte percentuálny nárast EMG aktivity

medzi najslabším a najsilnejším zovretím dominantnej ruky.

Výpočet:___________________________ Odpoveď:______%

C. Meranie tonusu

Poradové číslo zovretia

Dominantná ruka Nedominatná ruka

1

2

3

4

Documents

6 ELEKTROMYOGRAFIA - :: KTEBI :: Katedra Teoretickej …ktebi.uniza.sk/predmety/SAB/praca/lab06_Elektromyogr… · · 2016-04-06Teto proces je záy ako „motor unit recruitment