高密度阵列式肌电信号在体育领域中的应用

高密度阵列式表面肌电采集系统是采用二维矩阵式表面电极覆盖于整块肌肉皮肤区域，以采集并记录骨骼肌生物电信号的测定方法，由于其便携、无创、可视化等特点，被广泛应用到体育领域。通过对高密度阵列式表面肌电的工作原理、指标分析、数据处理以及在体育领域中的应用综述表明，高密度阵列式表面肌电解决了传统表面肌电信噪比低的问题，可提供骨骼肌发力可视化图，且由于其无创、易于被受试者接受等原因，被逐步应用到在肌纤维传导速度测定、运动动作分析、肌肉力量评估和运动单位数目估计等方面。其缺点是多通道肌电测定带来的数据冗余，数据分解和数据处理工作较难，因此未来需要更多关于肌电数据处理的算法研究解决该问题。

表面肌电图（surface electromyography，sEMG）是指骨骼肌在兴奋时通过表面电极引导、记录、采集的肌肉活动时的生物电信号。sEMG多采用单电极或双电极置于肌腹处提取肌电信号，但运动过程 中骨骼肌内部存在不均匀的激活状态，较少的电极通道提取信号时会由于放置电极位置不同而产生差异，因而很难完成精确的肌肉激活分析和肌肉力估计等任务。高密度阵列式表面肌电（high-density surface electromyography，HD-sEMG）采用二维矩阵式表面电极覆盖于整块肌肉皮肤区域，HD-sEMG可得到目标肌肉时频域和空间域信息，获得骨骼肌相对应的激活区域可视化图，克服了普通电极空间分辨率低的缺点。目前，HD-sEMG作为一种客观量化的手段，被逐步应用于运动康复领域。

HD-sEMG作为一种新的测定骨骼肌肌肉状态的信号分析工具，与传统肌电相比，解决了传统表面肌电信噪比低问题，能够提供关于肌肉的解剖或几何特性相关信息，比如肌纤维长度和方向、神经支配区分布、肌腱位置等，可以进行肌肉肌腱单元肌力可视化测定，通过分析不同区域发力模式为动作分析提供可视化图，且可以通过分析骨骼肌运动单位数目反映神经肌肉功能状态等；与插入式肌电信号相比，具有检测的无创伤性、不需要专业医护人员进行处理、更易为受试者所接受等优点，因此具有更广阔的研究应用前景。