Elektromyografie
Die Elektromyografie (EMG) ist eine Methode der medizinischen Elektrodiagnostik . Man misst mit Hilfe von Oberflächenelektroden oder Nadelelektroden die Potenzialdifferenzen in großen Muskelfasergruppen, die sich als Summe der Aktionspotenziale der einzelnen Muskelzellen ergeben. Dabei lassen sich Amplituden von einigen µV bis zu wenigen mV und Frequenzen von bis zu 30kHz messen.
In der medizinischen Elektrodiagnostik lassen sich
durch das EMG Aussagen über Krankheiten der Nerven-
und Muskelzellen machen. In der Biomechanik werden die
Zusammenhänge zwischen den Frequenzen oder den
Amplituden der registrierten elektrischen Signale und
der Kraft eines Muskels untersucht, um etwa die
Bewegungen von Sportlern zu optimieren.
Eine besondere Form der Elektromyografie ist das ENG.
Entsteht innerhalb einer Muskelzelle ein positives
Aktionspotenzial, wird die extrazelluläre Flüssigkeit
negativ. Dieses Potenzial breitet sich unter
Abschwächung entlang der Muskelfaser bis zur
Hautoberfläche aus. Die Potenzialdifferenz verändert
sich relativ zu den bipolaren Oberflächenelektroden,
die ein biphasisches Signal registrieren. Geht
man von einer Ausbreitungsgeschwindigkeit des
Aktionspotenzials von 12m/s aus und einem
Elektrodenabstand von 5cm, ergibt sich mit t=s/v eine
Frequenz von f=240Hz.
In der Praxis misst man die Aktivität vieler
Muskelzellen. Durch Schwankungen in der
Aubreitungsgeschwindigkeit oder durch andere
Störfaktoren, beispielsweise eine unabsichtliche,
leichte Kontraktion eines Muskel während der Messung,
ist die eigentliche Potenzialkurve polyphasisch.
Das EMG ist ein Wechselspannungssignal. Dieses richtet
man gleich und bestimmt in einem
elektronischen Integrator das Integral über die
Spannungsschwankungen. Damit kommt man oft zu besseren
Ergebnissen als bei der Betrachtung von Frequenz und Amplitude.
Enplattenpotenziale und Fibrillationspotenziale entstehen in einzelnen Muskelzellen
und sind Anzeichen für eine Muskelerkrankung
(Myopathie), meist für eine beschädigte Verbindung
zwischen Neuron und Muskelzelle (Denervation).
Wird ein Muskel kontrahiert, misst man die Summe der
Aktionspotenziale aller dabei aktivierten Muskelzellen. Bei
dieser Methode bildet man Mittelwerte der gemessenen
Dauer, der Frequenzen und Amplituden, weil sie in jeder
Untereinheit des Muskels verschieden sind.
Die Ergebnisse sind von vielen biologischen Faktoren
wie Alter und Muskelgruppe abhängig und werden mit
Normwerten verglichen, um Aussagen über mögliche
Erkrankungen zu machen.
Der Normwert für die Dauer im mittleren Alter beträgt
8-10ms und für die Amplitude 1-3mV.
Ein Sonderfall der MUAP-Untersuchung ist die
Interferenzmusteranalyse, bei der man die elektrische
Aktivität eines maximal kontrahierten Muskels misst.
Bei einem gesunden Muskel ist die Summe der
Aktionspotenziale sehr dicht. Je nachdem, wie stark das
EMG gelichtet ist, liegt eine geringe oder deutliche
Denervation vor.
[1] kurze Info-Seite
[1] Infos zur Anwendung der Elektromyografie bei Brain-Computer Interfaces
[1] Arbeit über EMG in der Biomechanik (auf englisch)
[1] Uni-Seite mit EMG-Workshop
[1]umfangreiches MedizinlexikonAllgemein
Beim EMG wird die Aktvität eines ruhenden Muskels
(Spontanaktivität) oder bei unterschiedlich stark
kontrahiertem Muskel (MUAP, engl. für ''motor unit action
potential'') gemessen.Signalableitung
Zur Ableitung der elektrischen Signale verwendet man
bipolare Oberflächen- oder Nadelelektroden. Die
Positionierung der Elektroden entscheidet darüber, von
wie vielen Muskelzellen und von welchen Muskelgruppen
ein Signal gemessen wird. Die genaue Bestimmung der
Muskelgruppe, die man untersuchen will, ist für eine
medizinische Auswertung von besonderer Bedeutung, um
Krankheiten genau lokalisieren zu können. Andernfalls
würden EMG-Werte von anderen Muskeln das Ergebnis verfälschen.Verstärkung
Bei der Leitung der Potenzialdifferenz zur
Körperoberfläche wird das Signal anders als im Innern
des Axons abgeschwächt und muss deshalb über
einen Bereich von 50-500Hz verstärkt werden.Aufzeichung
Die Aufzeichnung des EMG erfolgt meist mit einem
Oszilloskop, einem Magnetbandaufzeichungsgerät, dem PC
oder Plotter, die für die hohen Geschwindigkeiten, die
sich aus den Frequenzen ergeben, ausgelegt sind.Spontanaktivität
Die Spontanaktivität ist die elektrische Aktivität eines Muskels, der sich in Ruhe befindet.
Die Spontanaktivität äußert sich in verschiedenen
Formen, die sich in den Frequenz- und Amplitudenwerten
unterscheiden lassen. Von der Spontanaktivität zu
trennen ist die Einstichaktivtät. Sie entsteht bei der
Verwendung von Nadelelektronen und wird durch eine
mechanische Irritation der Muskelzelle erklärt.Endplattenpotentziale
Endplattenpotenziale, auch Endplattenrauschen genannt,
haben negative Amplituden von unter 100µV und dauern
0,5-2ms an. Sie entstehen an den Kontaktstellen
zwischen Neuron und Muskelzelle, wenn das Gleichgewicht
der Ionen innerhalb und außerhalb der Zellmembran noch
nicht vollständig wiederhergestellt ist. Sie
weisen daher nicht auf eine Muskelschädigung hin.Fibrillationspotenziale
Fibrillationspotenziale dauern 1-5ms mit bis zu 100µV
an und sind bi- oder triphasisch. Positive
steile Wellen sind biphasisch, dauern etwa 4ms mit
100µV an und treten rhythmisch mit einer Frequenz
zwischen 3 und 50Hz auf. Faszikulationspotenziale
Faszikulationspotenziale entstehen im Gegensatz dazu in
einer motorischen Einheit (einer Gruppe von mehreren Muskelfasern) . Sie treten unregelmäßig auf,
ähneln ansonsten der normalen Aktivität eines
kontrahierenden Muskels. Faszikulationen
deuten ebenfalls auf eine Myopathie hin, treten aber auch bei
Überanstrengung des Muskels auf.Myotone Entladungen
Myotone Entladungen sind hochfrequente
Aktionspotenzialfolgen (80Hz) mit einer Dauer von 1-2s
und einer maximalen Amplitude von 0,8mV (Abb. 11). Sie
deuten auf eine Fehlfunktion der Muskelmembran hin,
deren Ionenkanäle beschädigt sind.Aktionspotenziale motorischer Einheiten (MUAP)
Links
[1] kostenlose Hausarbeit über EMG