Page 64 - 半导体视界
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08 学术引擎     Academic Engine                                                半导体视界     SEMICONDUCTOR HORIZONS              半导体视界     SEMICONDUCTOR HORIZONS                                           学术引擎     Academic Engine  08




                                                                                                                                 Ochia 与 Cavanagh 的研究表明,在长时段的重复测量中,部
                                                                                                                                                                                      六、小结
                                                                                                                                 分肌肉的 RMS 值波动幅度较大,其主要原因并非肌肉生理状态
                                                                                                                                                                          [34]
                                                                                                                                 的变化,而是电极放置位置及其附着状态的细微差异                   。这一
                                                                                                                                                                                         总体而言,sEMG 在腰椎结构性疾病的诊断与康复中展现
                                                                                                                                 结果提示时域特征对电极位置敏感,可能导致跨时段比较存在
                                                                                                                                                                                      出较大潜力,但其应用仍受多重因素限制。临床上,医护人员
                                                                                                                                 偏倚。近期,Hodossy 等人通过高密度肌电(HD-sEMG)系
                                                                                                                                                                                      对该技术的认知与操作培训不足,影响了推广和使用的积极性;
                                                                                                                                 统系统评估了电极位置偏移对步态预测模型的影响,结果显示
                                                                                                                                                                                      技术层面,信号易受皮肤电阻、邻近肌肉干扰及电极放置偏差
                                                                                                                                 即使是微小的电极偏移,也会显著降低信号一致性和预测精度
                                                                                                                                                                                      影响,难以保证稳定性与可重复性 ;此外,缺乏统一的信号解
                                                                                                                                 [35]
                                                                                                                                  。值得注意的是,虽然部分频域特征表现出相对稳定性,但
                                                                                                                                                                                      读标准和跨中心的规范流程,使得不同研究和临床结果之间难
                                                                                                                                 仍不足以抵消整体可靠性的下降。
                                                                                                                                                                                      以对比和验证 ;同时,现有设备多偏实验性,缺少简便、友好
                                                                                                                                    因此,未来柔性 sEMG 技术若能在深层信号检测、跨个体
                                                                                                                                                                                      的临床化产品,限制了在日常诊疗中的普及。值得注意的是,
                                                                                                                                 信号一致性以及评价体系标准化等关键瓶颈上取得突破,将有
                                                                                                                                                                                      高密度表面肌电作为新兴技术,能够通过空间分布信息揭示腰
                                                                                                                                 望真正推动腰椎健康管理的范式转变,使其从以往的被动治疗
                                                                                                                                                                                      椎相关肌群的激活模式和协同关系,为疾病分型和康复评估提
                                                                                                                                 全面迈向以主动干预和精准调控为核心的新模式。
                                                                                                                                                                                      供更精细化的指标。未来,唯有在教育培训体系的完善、核心
                                                                                                                                                                                      技术的持续优化、标准化体系的建立以及设备性能的不断改良
                                                                                                                                                                                      等方面实现突破,并充分结合高密度肌电在空间分辨率和信息
                                                                                                                                 五、临床转化路径与现实挑战
                                                                                                                                                                                      获取上的优势,sEMG 才能真正突破现有局限,更加广泛而深
                                                                                                                                                                                      入地服务于腰椎疾病的早期诊断与康复实践。由此,腰椎健康
                                                                                                                                    尽管柔性可穿戴 sEMG 传感器在实验室研究和早期临床
                                                                                                                                                                                      管理模式将逐步完成从传统“被动治疗”向以实时监测和精准
                                                                                                                                 探索中已展现出较大潜力,但其真正实现临床落地仍面临诸多
                                                                                                                                                                                      干预为核心的“主动管理”范式转变,为个体化医疗与智慧康
                                                                                                                                 现实障碍。首先,设备标准化不足是主要瓶颈。不同研究团队
                                                                                                                                                                                      复提供坚实支撑。
                                                                                                                                 在电极材料、信号采集与处理方法上差异较大,缺少统一的行
                                                                                                                                 业标准,使得多中心研究之间难以比较和验证,这与软体和柔
                                                                                                                                                                    [36]
                                                                                                                                 性机器人在医疗应用中的转化难题高度一致                  。其次,注册
                                                                            [27]
             图 6 :sEMG 在手术后康复过程中的作用。(A-C):术前术后 EMG 与 MEP 评估腰骶神经根功能变化         ;(D-F): 经皮椎间孔镜下腰椎间盘切除术(PELD)患者
                                                                                                                                 审批与合规流程复杂。柔性传感器往往既涉及医疗器械监管,
                                                                                            [28]
         术前与术后 4 周竖脊肌 sEMG 特征变化 :屈曲 - 松弛比率(FRR)、最大随意屈曲(MVF)阶段 RMS 值及不同运动阶段的归一化 EMG            。                                                                                       参考文献
                                                                                                                                 又包含智能算法,导致审批路径更为复杂 ;而且其安全性、长
                                                                                                                                 期稳定性和患者依从性仍需在更大规模临床试验中加以验证
                                                                                                                                 [36]                                                    [1]Y.  Qiu,  X.  Wei ,  Y.  Tao,  B.  Song ,  M.  Wang ,
                                                                                                                                  。此外,医保支付政策的缺位也是限制其推广的重要原因。
          四、诊断与康复应用中的挑战与障碍                                                                                                       许多创新型传感器虽在科研和早期临床试点中显示出价值,但                          and  Z.  Yin,  et  al., “Causal  association  of  leisure
                                                                                                                                 由于缺乏明确的医保报销支持,医院在引入时常面临经济激励                          sedentary  behavior  and  cervical  spondylosis,  sciatica,
                                                                                                                                 不足的问题。类似的情况在运动医学领域的生物医学传感器转                          intervertebral  disk  disorders,  and  low  back  pain:
             尽管 sEMG 因其无创性和操作简便被广泛应用于运动与康                      与电极界面的导电特性会影响阻抗水平,进而改变信号稳定
                                                                                                                                 化中也被广泛报道,研究指出医保支付和商业模式创新是临床                          A  Mendelian  randomization  study,”  Front.  Public
          复研究,但其在深层肌肉活动评估方面存在显著局限。sEMG                         性,而肌肉大小、纤维排列方向及结构差异则可能导致不同个
                                                                                                                                              [37]                                    He alth,  v o l.  12,  p.  1284594,  2024,  doi :  10.3389/
          电极主要记录浅层肌肉的电活动,深层信号往往因组织传导衰                          体间的 EMG 特征存在较大偏差。这些因素共同增加了不同受                                     推广的关键因素       。
          减而减弱,且容易受到邻近肌群的跨肌干扰(crosstalk)影响,                    试者间数据比较与结果解读的复杂性。Fuentes del Toro 与                                  在应用层面,医护人员的认知与培训不足同样影响了技术                         fpubh.2024.1284594.
          从而难以准确区分目标肌群的真实电活动。Okubo 等人的研究                       Aranda-Ruiz 在系统评估 sEMG 归一化方法的研究中进一步指                              的普及。相较于传统影像学,sEMG 数据的解读需要新的知识                           [2]B. Wan, N. Ma, and W. Lu, “Evaluating the causal
          对此提供了直接证据 :在比较腹横肌(TrA)和多裂肌(MF)                       出,sEMG 幅值存在固有的个体变异,其大小不仅取决于神经                                     体系和培训路径,如果医护缺乏相关技能,就难以在诊疗和康                          relationship  between  five  modifiable  factors  and  the
                                                                                                                                                      [37]                            risk  of  spinal  stenosis:  A  multivariable  Mendelian
          时,他们发现 sEMG 与针极 EMG 在 MF 上具有较好的一致性,                  肌肉招募情况,还与被试的解剖学和生理学差异密切相关。研                                       复中发挥传感器的最大价值           。
          而在 TrA 上则存在明显偏差。具体表现为 sEMG 对 TrA 活动的                 究强调,皮下脂肪厚度、皮肤阻抗及肌肉特性差异会显著影响                                          因此,未来柔性 sEMG 从实验室走向临床需要多方协同 :                     randomization analysis,” PeerJ, vol. 11, p. e15087, 2023,
          估计显著高于针极 EMG,且随运动强度增加偏差更大,其主要                        sEMG 的幅值和一致性,因此在临床和实验应用中必须结合适                                     一方面,应推动设备标准化和信号解读规范的建立,确保跨中                          doi: 10.7717/peerj.15087.
          原因在于信号受到了相邻内腹斜肌(IO)的干扰。该结果证明,                        当的归一化策略(如 MVC、RVC 或动态归一化方法),以减少                                   心结果的可比性 ;另一方面,需加快审批与支付政策的完善,                            [3 ]L .  M.  Be l f i ,   A.  O.   O r t iz,   a nd  D.   S .  K at z,
                                                  [32]                                         [33]
          在评估深层肌肉功能时,sEMG 的应用仍存在局限性                 。          个体差异带来的偏倚并提升信号的可靠性                。                               为临床引入创造条件 ;同时,加强医护培训与患者教育,提升                        “Computed tomography evaluation of spondylolysis and
             尽管 sEMG 在运动与康复研究中具有重要应用价值,但                           电极位置对 sEMG 信号的一致性和可靠性也具有显著影响。                                 技术可操作性与可接受性。只有当科研创新与临床需求在制度                          spondylolisthesis  in  asymptomatic  patients,”  Spine,
          其信号质量与可比性常受到个体差异的显著影响。已有研究表                          即便是电极在不同测量间的轻微移动,也会导致时域特征(如                                       和应用层面实现有效衔接,柔性 sEMG 传感器才能真正成为                        vol.  31,  no.  24,  pp.  E907-E910,  2006,  doi:  10.1097/01.
          明,皮下脂肪厚度会削弱电信号的传导并降低信号幅值,皮肤                          RMS、信号幅值)出现明显波动,从而削弱重复测试的稳定性。                                     推动腰椎健康管理范式转变的重要工具。                                   brs.0000245947.31473.0a.


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