表面肌电图生物反馈作为接受仿生重建的全臂丛神经损伤患者康复工具

表面肌电图生物反馈可极大地简化对臂丛神经损伤患者表面肌电信号的识别与训练，这些患者的瘫痪上肢肌肉活动极为微弱。通过使用表面肌电图生物反馈技术，可反复测试和训练不同的运动指令及电极位置，因为该技术具有非侵入性、易于操作且成本低廉的优点。为建立表面肌电图生物反馈系统，请将设备放置于安静房间内的桌面上，并让患者坐在计算机屏幕前方。

要求患者想象手部运动，同时尝试收缩拟执行特定动作的肌肉，即使这种收缩不会导致无功能的手产生实际运动，并在触诊前臂以感知肌肉收缩。将表面肌电图电极放置在可触及肌肉收缩的准确皮肤位置，让患者重复刚刚尝试的运动指令，以诱发目标肌肉的收缩。在计算机屏幕上观察肌电图信号，判断当患者尝试收缩拟执行特定动作的肌肉时，信号幅度是否持续增加。

如果信号幅度小于背景噪声的两到三倍，或信号不稳定，则尝试使用相同电极位置的其他运动指令，以观察是否能够获得更高的幅度。然后将电极移至前臂上的新位置，评估执行不同手势时的肌肉收缩情况。在患者想象执行手势的同时，监测计算机屏幕上显示的信号幅度。

如果在前臂未检测到肌肉活动，则在上臂和肩带重复该操作。当识别出两个或更多肌电（EMG）信号后，鼓励患者交替激活这些信号。为了可靠地驱动假肢，这些独立的肌电信号必须能够无干扰地被控制。

在训练过程中，独立调节每个信号的电压增益，使所有信号达到相似的幅度阈值，以便于患者进行信号分离和理解。向患者重复并解释假肢手的工作原理，应优先采用轻微的肌肉收缩，而非用力收缩肌肉，以避免信号共激活。观察计算机屏幕上的肌电（EMG）信号，并向患者说明，当尝试执行特定动作时，若两个信号同时被激活，即为共激活现象。

指导患者在尝试执行某一特定动作时，不应同时激活两个信号，因为每个肌电（EMG）信号对应特定的假肢动作，同时激活信号将无法实现患者期望的动作。指导患者尝试略微不同的动作，并观察哪些精确的动作模式最有利于信号分离。当确定了合适的信号后，鼓励患者练习执行这些动作，每次训练时间不超过30分钟。

告知患者，在训练初期很难实现完美的信号分离，但随着重复次数的增加，信号分离效果会逐渐改善；并且在开始阶段，进行轻微肌肉收缩时信号分离可能更容易实现。随着信号稳定性的提高，指导患者产生更高的信号幅值，以进一步增强肌肉及其信号强度。当实现稳定可靠的肌电（EMG）信号分离和良好控制后，安装连接相应EMG软件的桌面假肢装置，并将电极放置在患者手臂上，将肌电信号直接转化为假肢的机械功能。

告知患者，采用直接控制的肌电假肢一次仅使用一个电极的输入来控制一个假肢动作。当使用能够按比例控制动作速度的装置时，应向患者说明计算机屏幕上信号的表现与假肢动作速度及强度之间的关联。随后让患者练习共收缩动作，使其能够观察计算机屏幕上的肌电信号，并解释两个信号同时达到峰值的重要性。

如果假体装置没有移动，说明患者正确完成了共收缩动作，因为两个信号同时达到了峰值。当患者掌握了桌面假体的控制后，可引入混合式假体适配的概念，即根据患者个体情况定制，并安装在受损肢体的上方或下方。在择期截肢前的康复过程中，可使用该混合式假体适配装置进行额外训练。

在实施手术前，询问患者对于计划进行的截肢手术是否存在任何尚未解决的疑问，并明确告知：在截肢手术实施前的任何时间，患者均有权撤销该决定，否则手术将导致不可逆且改变人生的重大后果。接下来，在录像记录的情况下，使用无功能手对上肢功能进行标准化评估。术后伤口愈合4至6周后，确定最佳的电极放置热点位置，并指导患者练习演示所示的肌电（EMG）信号。随后，由假肢技师根据先前确定的肌电电极位置设计最终的假体接受腔。

当假体准备就绪后，让患者在假体装置得到支撑的情况下练习简单的假体运动。随后在不同手臂位置下进行简单的假体运动训练，例如交替伸展和屈曲肘关节，并继续进行简单的抓握任务，如拾取小盒子和操作小物件。最后，让患者练习日常生活活动，从相对简单的任务开始，逐步增加患者认为与其特定生活状况相关的任务的复杂性。

假肢装配三个月后，使用假肢手重复进行上肢功能的标准化评估，并记录评估结果的视频。本研究中，采用表面肌电生物反馈的康复方案已成功应用于六名患有严重臂丛神经损伤（包括多根神经根撕脱）的患者。每位患者的治疗次数及详细结果可在下表中查看。

在本项评估中，当患者尝试闭合手掌时，位于前臂掌侧的电极检测到肌电活动，如红色波形所示。该患者的信号分离效果令人满意，因为放置在前臂背侧的第二个电极信号未达到阈值，如蓝色波形所示。随后，当患者想象张开手掌时，第二个信号的幅度超过阈值，如蓝色波形所示，而第一个电极的信号几乎无活动，如红色波形所示。

严重臂丛神经损伤患者的上肢肌肉神经输入非常稀少，因此需要测试多种运动指令和电极精度。为了进一步提高患者的积极性，并在漫长的康复过程中增强训练参与度，可将表面肌电生物反馈嵌入基于游戏的干预措施中。