第四篇：食道肌电图和表观肌电图的测量
介绍
呼吸肌的电活动（也称为肌电图EMG）已经应用了数十年，例如曾经用于评估呼吸肌的兴奋和疲劳。我曾在 帖子1 和 帖子3。 帖子2 中介绍了膈肌的肌电图的测量方法，不只可以跨食道测量，还可以置入丝电极或同轴针电极或应用体表电极进行测量。这些应用均在“呼吸肌功能的电生理测定技术” (ATS/ERS Statement on Respiratory Muscle Testing, Am J Respir Crit Care Med Vol 166. pp 548-557, 2002)一文中有详细介绍。
历史沿革
较早的关于应用体表电极测定人类肋间肌肌电图的文章见于1955年， 作者是Campbell他总结为“肋间肌是非常薄的肌肉，表面几乎完全被其他肌肉所覆盖。当它们附近的肌肉不动时，目前尚不知道有哪种活动或作用能引起它们的收缩。受体表电极和针电极技术的限制，在人身上进行肌电方面的研究是非常困难的。”
Pubmed上所能检索到的最早的关于人类跨食道肌电图测量的文献见于1959年，作者是 Petit、Milic-Emili和Delhez 。紧接着是1960年 Agostoni、Sant’Ambrogio和Del Portillo Carrasco 等人所做的工作展示了膈肌肌电图和肌肉收缩力量之间的关系。上述工作提示较之体表电极，识别跨食道的膈肌肌电信号更方便易行。
如果在Pubmed检索“diaphragm EMG”，可以查到约1682篇文献，而且在1993年发表文献为74篇，达到顶峰。检索“intercostal EMG”可以查到709篇文献，检索“膈肌表观EMG”有168篇文献，“Diaphragm esophageal EMG”有179篇文献，检索“Diaphragm needle EMG”有72篇文献。
测量类型
经食道肌电图
既然食道在主动脉前方穿过膈脚，这就在远离其他吸气/呼气肌肉的地方提供了一个测量位点。尽管如此，还是必须牢记食管就像与它并列的心脏一样也是肌肉，产生的电位信号的幅度可以高出膈肌几倍，只是具有不同的频率成分罢了（Sinderby et al，1995年)。
体表肌电图
体表电极曾经放在低位胸廓处，跨过肋间和其他的辅助肌肉来测量吸气和/或呼气时膈肌的肌电图。典型的做法是将两条电极贴在皮肤上，跨过感兴趣的区域，以获得有意义的呼吸肌的肌电图。由于感兴趣的点不同，因而肌电图记录包含了不同数目的肌肉。
膈肌肌电图就是典型的通过放置在锁骨中线和腋中线的电极获得的。具有吸气、呼气和体位调整功能的肋间肌和腹肌有数层都穿过这一区域。对电极而言，膈肌是距离最远的肌肉。
- 胸骨旁肌肉是吸气相关肌肉，但是它们被胸肌所覆盖。
- 副呼吸肌也是吸气相关肌肉，但许多副呼吸肌具有意义重大的体位调整功能。
针电极和丝电极
针电极和丝电极是具有非常微小的电极间距的小型电极，可以插入感兴趣的肌肉中获取特异的信号形成特定肌肉的肌电图。问题是：如何获知电极穿到了哪一块肌肉和怎样避免气胸。最近这一问题已经通过超声技术获得解决（Amirjani et al，2012年)。
串音干扰
类似手机的串音干扰，相邻肌肉间的串音干扰很容易影响肌电图的测量，如果相邻近的肌肉同时兴奋的话，很难从中区分某一特定肌肉的电活动（Sinderby et al，1998年）。用体表电极记录膈肌肌电图就是一个典型例子。首先，由于吸气时有肋间肌的参与，呼吸过程并不费力；其次如果因为负荷增加或严重的疾病状态导致肋间和腹部的呼气肌也参与呼吸，那么这也会融合到膈肌的肌电信号中；第三，假定患者是在移动中的，肋间肌和腹部肌肉的体位变化的刺激会诱发强直性的肌电活动。换句话说，一个标准的测量位置对体表肌电图的测定来说是非常关键的。多个研究团体已经在标准的检测位置上成功地应用了体表肌电图，例如 2013年Reilly et al， 2004年Duiverman et al， 2013年Schmidt et al， 2006年Maarsingh et al）。
同轴的针电极或丝电极测量肌电图更为精确，可以避免串音交叉，但是当用于整体刺激以及长时间测量时这种方法就有局限性（Parthasarathy et al 2007年， Butler & Gandevia 2008年）
肥胖
增加肌肉（信号来源）和检测电极之间的距离会降低信号的振幅，这可能是由于高频谱的信号丢失所导致的。因此，在某些时刻会因为信噪比太低而不能获得高质量的记录。当患者体形肥胖时，胸廓和皮肤表面之间相当于又强加了一层，也就增加了肌肉与皮肤表面的距离，从而导致信噪比受损。但就我的经验而言，在使用跨食道肌电图记录时，肥胖并未造成明显的阻尼效应。
结论
同轴的针电极肌电图 可以用于测量特定的运动单位的电活动。特别是可以成功用于肋隔膜电活动的研究。针电极肌电图不受肥胖影响，相邻肌肉的串音干扰也很小。
丝电极，如果放置电极间的距离非常短，可以比表观电极提供更特异的信号，从而用于运动单位电活动的研究。肌电图也不受肥胖影响，附近肌肉和心脏的串音干扰更小。
体表电极 可以提供代表整个呼吸肌（也就是吸气和/或呼气）和姿势肌电活动的肌电图。体表肌电图测量的准确性高度依赖如何将测量电极放置在标准位置。为了避免来自附近非感兴趣区域的肌肉的串音干扰（比如说想要测量胸骨旁肌肉的肌电图反倒受胸肌肌电图干扰），在测量记录期间控制手臂的运动是非常重要的。为了避免要研究的肌肉的电活动被其他因素而非研究者诱发（例如在研究吸气时肋间肌的电活动时混杂了体位变化的肋间肌电活动），将上半部身体良好支撑并避免移动是非常重要的。体表肌电图可以被肥胖以及附近肌肉包括心脏的串音干扰严重影响。
食道肌电图 提供了膈脚的全部的肌电活动（即所谓的EAdi）。这种活动与吸气激动相关（Sinderby et al，1998年， Beck et al2001年）。跨食道肌电图不受肥胖影响，来自心脏和食道的串音干扰可以很好地被区分处理。
只要采用正确的步骤去获取和处理信号，所有肌电图的测量方法都是可以应用的。
为了控制通气辅助力度，针电极和丝电极的应用就很受限制，因为它们的测量是非常特殊的，很难随着时间实时获取。通过体表电极获取的肌电图容易受姿势肌、呼气肌串音干扰的影响，而且信噪比还受肥胖影响。好的电极在患者出汗或者活动的时候会变软。跨食道肌电图（EAdi），具有可靠的导管，可以获取足够的信号，能够处理并解决电极放置以及来自心脏和食道的串音干扰，可以用于各个年龄段患者的通气辅助控制（Sinderby和Beck，NAVA；机械通气原理和应用，第3版，Tobin 2013年）。
如果要获取更多关于呼吸肌肌电图监测的近期更新的相关内容，请阅读 Doorduin等2013年的文献著作。