JPH0532055B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、筋活動電位が筋線維上を伝播する速
度を測定する筋線維伝導速度測定装置に関するも
のである。

［従来の技術］ 筋肉内に生じる筋活動電位は、筋線維と運動神
経との接合点である神経筋接合部から開始した興
奮が筋線維上を伝播することによつて生じる電位
の変化である。この筋活動電位の伝導速度、即ち
筋線維伝導速度は、筋疾患や筋肉疲労によつて変
化することが知られており、それらの指標として
用いることができる。

従来、上記筋線維伝導速度を測定するには、筋
電位を筋肉上の２点で計測し、それらの２点にお
いて筋電位の変化が生じる時間のずれを求め、計
測点間の距離をその時間のずれで除すことにより
伝導速度を推定していた。

しかしながら、上記計測を行うに当つては、電
極列の配列方向と筋線維の走行方向との関係、及
び電極の貼着位置と神経筋接合部の位置との関係
が問題となる。

即ち、先ず、電極列の配列方向についてみる
と、電極列の向きを筋線維の走行方向と一致させ
なければ、筋線維を伝播する筋活動電位を適正に
計測することはできない。電極列の配列方向と筋
線維の方向にずれがある場合には、２点で計測し
た筋電位の相関が低下し、時間のずれが正確に推
定できなくなるだけでなく、電極間距離と実際の
筋電位の伝播距離が一致しなくなり、このため速
度推定に誤差を生じることになる。

次に、電極の貼着位置についてみると、筋活動
電位は神経筋接合部から筋線維上を両方向に向け
て伝わるので、計測点である２つの電極の間に神
経筋接合部が位置した場合には、それぞれの電極
が互いに反対方向に伝播する異なる波を検出する
こととなり、電極間の伝播に伴う筋電位相互の時
間のずれを求めることはできない。筋肉上で神経
筋接合部が分布する領域は神経支配帯と呼ばれる
が、同一の波形で伝播する筋電位を測定するため
には、神経支配帯の外部の領域から筋電位を導出
しなければならない。

このような電極列の配列方向及び電極の貼着位
置に関し、従来は試行錯誤的に行つており、その
ため得られた伝導速度の信頼性は低かつた。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明の目的は、電極列の配列方向を適正にす
ると共に、適切な位置に貼着された電極で検出し
た筋電位信号に基づいて、筋線維伝導速度をより
正確に測定できるようにした装置を提供すること
にある。

［問題点を解決するための手段］ 上記目的を達成するため、本発明の筋線維伝導
速度測定装置は、３個以上の筋電位検出用電極を
一列の電極列として配列させた電極配列体と、上
記電極配列体における隣接電極の筋電位信号から
それら相互間の相関関数を演算してその結果を出
力する相関回路と、神経支配帯の領域外における
２つの電極の筋電位信号間の時間のずれから筋線
維伝導速度を算出する速度演算回路と、計測結果
を表示する表示装置と、を備えたものとして構成
される。

［作用］ 上記構成を有する本発明の筋線維伝導速度測定
装置は、一列に配列させた筋電位検出用電極の
各々から同時に筋電位を導出しながら、各隣接電
極の筋電位信号相互間の相関が最も高くなる電極
体の貼着方向を求め、その方向に電極体を貼着し
て、上記相関をとることにより検出された神経支
配帯の領域外から隣接電極の筋電位信号を自動的
に導出し、あるいは上記神経支配帯と領域外にお
ける適切な範囲を外部から指定して、その範囲内
における隣接電極の筋電位信号を導出し、それら
の筋電位信号の時間のずれから筋線維伝導速度を
算出するものである。

［実施例］ 第１図は本発明の筋線維伝導速度測定装置の実
施例を示し、測定対象の筋肉から筋電位信号を検
出すると共に、その信号を電気的に処理、記録、
表示するものとして構成されている。即ち、筋肉
１上の皮膚面に貼着される電極配列体１１は、第
２図から明らかなように、柔軟性基板１２上に多
数の筋電位検出用電極１３，１３，…を一列の電
極列として配列させたもので、それらの電極１
３，１３，…を増幅器１４，１４，…に接続し、
隣接する一対の電極１３，１３間の電位差を算出
して12個の筋電位信号を得るように構成し、また
上記増幅器１４は第１図に示すようにアナログ／
デジタル変換器を介して制御・演算装置に接続し
ている。

上記制御・演算装置は、上述した12個の筋電位
信号間の相互相関関数の演算処理を行うと同時
に、隣接電極の筋電位信号の時間のずれから筋線
維伝導速度を算出する機能を有するもので、上記
電極配列体１１における各隣接電極１３，１３の
筋電位信号相互間の相関をとる相関回路と、上記
相関をとることにより検出された神経支配帯の領
域外における隣接電極の筋電位信号の時間のずれ
から筋線維伝導速度を算出する速度演算回路と、
それらの回路及びデータの入出力を制御する制御
部とを備えている。

２つの筋電位信号間の相関をとるためには、送
関回路において、以下に説明するような２つの信
号間の相関関係が計算される。

この相関関係は、具体的には、２つの信号をそ
れぞれｘ(t)、ｙ(t)とすると、 ψxy（τ）＝１／2T∫^T _-Tｘ(t) ｙ（ｔ＋τ）dt で与えられる。ここでτは信号間の時間遅れであ
る。

筋線維と電極列の方向が一致しない場合、電極
列上の２箇所で導出した筋電位は、異なつた筋線
維の活動電位を検出していることになり、２つの
信号間で波形の類似性が低下し、相関も低下す
る。筋線維上を伝播する活動電位は、一般に波形
を変えることなく伝わるとされているので、電極
列と筋線維の方向が完全に一致すれば、電極列上
の２点から導出した２つの筋電位信号は、波形が
同一で時間差だけを持つた信号となる。そのよう
な場合には、相関関数は最大値となり、これを規
格化した相関係数も1.0と最大値になるため、そ
れによつて電極列と筋線維の方向が一致している
か否かを検出することができる。

また、このようにして２つの筋電位信号間の相
関関数を計算し、それが最大値となる状態におい
て２つの筋電位信号間の時間差を求めて、それで
計測点間の距離を割ることにより、筋線維伝導速
度を求めることができる。

さらに、上記制御・演算装置には、その制御の
下にデータの記録が行われるデータ記憶装置、測
定結果を表示するCRT等の表示装置１６、及び
キーボード等の操作盤１７が接続され、操作盤１
７を通じて必要な指示を与えることにより、アナ
ログ／デジタル変換器から制御・演算装置へ入力
されたデータの処理、データ記憶装置あるいは表
示装置１６へのデータの転送が行われるように構
成している。

上記構成を有する測定装置によつて筋線維伝導
速度を測定するには、電極配列体１１を、第３図
に例示するように、電極列がほぼ筋線維２に沿う
方向を向くようにして皮膚面に貼着し、その状態
で筋肉に力を入れると、その活動度に応じた筋電
位が発生し、それが電極１３によつて検出され
る。

第３図は測定対象としての筋肉を模式的に示す
もので、その筋肉１における筋線維２，２…には
それぞれ運動神経３，３…が接続され、その接続
部分が一般に神経筋接合部４，４…と呼ばれ、且
つそれらの分布する領域が神経支配帯と称されて
いる。

このようにして検出された筋電位信号は、増幅
器１４を通ることにより12個の筋電位信号（第４
図参照）となり、その12個の信号は、アナログ／
デジタル変換器で数値データに変換して制御・演
算装置に入力され、相関回路において相互相関関
数の演算処理を行つた後、データ記憶装置及び表
示装置１６に転送される。これにより、表示装置
１６には相互相関処理の演算結果が表示される。
従つて、その表示装置により相関の程度を観察し
ながら皮膚面に貼着した電極配列体１１の向きを
変化させ、相関が最も高くなるようにすれば、電
極配列体１１の向きを筋線維２の方向に一致させ
ることができる。

而して、この状態において検出される上記12個
の筋電位信号を観察することにより、神経支配帯
の位置を知得でき、従つてその神経支配帯の領域
外における筋電位信号から伝導速度を計測すれば
よい。

第４図は、電極配列体１１の貼着方向を適正な
ものとしたときに増幅器１４から出力される筋電
位信号の一例を示すもので、それらの波形を観察
することにより以下のことがわかる。

即ち、信号及び信号は互いに極性が反転し
た状態にあり、且つそれらの信号はそれぞれの計
測点から信号あるいは信号の計測点に向つて
互いに離間するように両方向に伝播しており、従
つて信号及び信号の計測点の中間に筋電位の
伝播開始点としての神経支配帯が存在しているこ
とがわかる。

また、各方向に伝播する信号が一定の波形をも
つていることから、筋線維の方向の電極列の方向
とが一致していることがわかる。さらに、これら
の信号から筋線維伝導速度を計測する場合、信号
〜は相互に相関が高く、また信号〜の相
関も高いが、信号〜と信号〜とでは互い
に極性が反転しており、相関は負になるので、信
号〜間、あるいは信号〜間で信号の時間
的なずれを調べればよい。さらに、例えば、信号
〜間でも神経支配帯に近い信号は他の信号
と波形が異つていることから、相関が低く、従つ
てその信号を除いた信号〜の信号間の時間
的なずれから伝播速度を計測すれば、それをより
高精度に求めることができる。

このような筋線維伝導速度を計測する信号の選
択は、操作者が表示装置１６における表示を見な
がら適宜選択し、それを操作盤１７から入力して
指定するように構成することもできるが、演算・
制御装置において検出したデータから信号間の相
関が高い適切な範囲を自動的に選択し、その範囲
内において筋線維伝導速度を計測を計測すること
もできる。

［発明の効果］ このような本発明の筋線維伝導速度測定装置に
よれば、電極列の配列を筋線維の走行方向と一致
させて、筋線維を伝播する筋活動電位を適正に計
測することができ、しかも神経支配帯の領域外で
検出した筋電位信号に基づいて、筋線維伝導速度
をより正確に測定することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の筋線維伝導速度測定装置の全
体構成図、第２図はその電極列及び増幅器の接続
状態を示す構成図、第３図は測定対象である筋肉
への電極配列体の貼着状態を示す説明図、第４図
は増幅器からの出力信号を示す線図である。 １１……電極配列体、１３……電極、１６……
表示装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ３個以上の筋電位検出用電極を一列の電極列
   として配列させた電極配列体と、上記電極配列体
   における隣接電極間より導出した筋電位信号から
   それら相互間の相関関数を演算してその結果を出
   力する相関回路と、神経支配帯の領域外における
   ２つの電極の筋電位信号間の時間のずれから筋線
   維伝導速度を算出する速度演算回路と、計測結果
   を表示する表示装置と、を備えたことを特徴とす
   る筋線維伝導速度測定装置。