JPH0532057B2 - - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は、筋肉の神経筋接合部の位置及び分布
を計測するための神経支配検出装置に関するもの
である。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to an innervation detection device for measuring the position and distribution of neuromuscular junctions of muscles.
［従来の技術］
新肉は多数の筋線維によつて構成され、それら
の各筋線維は運動神経からの刺激によつて興奮
し、収縮力を発生する。一つの運動神経細胞から
神経支配を受ける筋線維群は、同期して興奮し、
それらの筋線維群は運動単位と呼ばれている。ま
た、各筋線維と運動神経の結合部は、神経筋接合
部と呼ばれ、それぞれの運動単位で一定の分布を
もち、筋肉上でその神経筋接合部が分布する領域
は神経支配帯と呼ばれている。而して、上記神経
筋接合部は、運動神経の損傷や種々の神経筋疾患
により消失・再構成され、それに伴つて神経筋接
合部の位置及び分布の広がりに変化を生じる。従
つて、神経筋接合部の位置及び分布の広がりの変
化を監視することにより、運動神経の損傷や神経
筋疾患の程度を知るための指標とすることができ
る。[Prior Art] Fresh meat is composed of a large number of muscle fibers, and each of these muscle fibers is excited by stimulation from motor nerves and generates contractile force. A group of muscle fibers that receive innervation from a single motor neuron are excited in synchronization,
These muscle fiber groups are called motor units. In addition, the joints between each muscle fiber and motor nerve are called neuromuscular junctions, and each motor unit has a certain distribution, and the area on the muscle where the neuromuscular junctions are distributed is called the innervation zone. It is. The neuromuscular junctions disappear or are reconstituted due to damage to motor nerves or various neuromuscular diseases, resulting in changes in the position and distribution of the neuromuscular junctions. Therefore, by monitoring changes in the location and distribution spread of neuromuscular junctions, it can be used as an index for determining the extent of motor nerve damage or neuromuscular disease.
このような神経筋接合部の位置及び分布を計測
する場合、皮膚面に節電位信号を検出する電極を
貼着して活動電位を検出すると、特定の運動単位
における活動電位だけでなく、独立に興奮する多
数の運動単位における活動電位が同時に検出され
る。そのため、特定の運動単位における活動電位
を分離して観察することは困難であり、当然上記
特定の運動単位における神経筋接合部の位置及び
分布を正確に検出することができない。 When measuring the position and distribution of such neuromuscular junctions, by attaching electrodes that detect nodal potential signals to the skin surface and detecting action potentials, it is possible to detect action potentials not only in specific motor units but also independently. Action potentials in multiple excited motor units are detected simultaneously. Therefore, it is difficult to separate and observe action potentials in a specific motor unit, and naturally it is impossible to accurately detect the position and distribution of neuromuscular junctions in the specific motor unit.
［発明が解決しようとする問題点］
本発明の目的は、特定の運動単位の興奮に同期
させて筋電位信号を加算平均することにより得ら
れる波形が運動単位電位波形そのものであること
に着目し、多数の筋電位検出用電極を配列させて
なる電極配列体で検出した筋電位信号から、特定
の運動単位の活動電位波形を分離観察可能とし、
それによつて上記特定の運動単位における神経筋
接合部の位置及び分布を検出できるようにした装
置を提供することにある。[Problems to be Solved by the Invention] An object of the present invention is to focus on the fact that the waveform obtained by averaging myoelectric potential signals in synchronization with the excitation of a specific motor unit is the motor unit potential waveform itself. , it is possible to separate and observe the action potential waveform of a specific motor unit from the myoelectric potential signal detected by an electrode array formed by arranging a large number of myoelectric potential detection electrodes,
The object of the present invention is to provide a device that is thereby capable of detecting the position and distribution of neuromuscular junctions in the above-mentioned specific motor unit.
［問題点を解決するための手段］
上記目的を解決するため、本発明の検知装置
は、筋肉上の皮膚面に貼着して筋電位信号を検出
する複数の筋電位検出用電極を配列させた電極配
列体と、特定の運動単位の興奮を検出する特徴信
号抽出手段と、上記特徴的信号抽出手段によつて
検出した特定の運動単位の興奮に同期させて上記
電極で検出した筋電位信号の加算平均を行う制
御・演算装置と、上記制御・演算装置での加算平
均によつて得られた運動単位活動電位波形に基づ
き、活動電位伝播の開始位置である運動単位内の
神経筋接合部の位置及び分布を表示する表示装置
とを備えることにより構成される。[Means for Solving the Problems] In order to solve the above object, the detection device of the present invention has a plurality of myoelectric potential detection electrodes arranged to be attached to the skin surface on the muscle to detect myoelectric potential signals. an electrode array, a characteristic signal extracting means for detecting the excitation of a specific motor unit, and a myoelectric potential signal detected by the electrode in synchronization with the excitation of the specific motor unit detected by the characteristic signal extracting means. and a control/arithmetic device that performs the averaging of and a display device that displays the position and distribution of the information.
［作用］
上記構成の装置においては、各電極で検出した
筋電位信号から特定の運動単位の興奮に同期させ
てその筋電位信号の加算平均を行うことにより、
運動単位活動電位波形を求め、活動電位伝播の開
始位置として、運動単位内の神経筋結合部の位置
及び分布が表示装置に表示される。[Function] In the device configured as described above, by averaging the myoelectric potential signals detected by each electrode in synchronization with the excitation of a specific motor unit,
A motor unit action potential waveform is determined, and the position and distribution of neuromuscular connections within the motor unit are displayed on a display device as the starting position of action potential propagation.
［実施例］
第１図は本発明の実施例の構成を示し、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。これらの動作は、操作者がキー
ボード等からなる操作盤を操作することにより、
適宜進行させることができる。[Embodiment] FIG. 1 shows the configuration of an embodiment of the present invention, which detects a myoelectric potential signal from a muscle to be measured, and electrically processes, records, and displays the signal. These operations are performed by the operator using a control panel consisting of a keyboard, etc.
You can proceed as appropriate.
さらに具体的に説明すると、筋肉上の皮膚面に
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１２，１３……を一例の電極例として配列
させたもので、この電極配列体１１を第３図に示
すように筋肉１０上に皮膚面に筋線維方向に向け
て貼着し、その状態で筋肉に力を入れると、その
活動度に応じて電極１３，１３，……から筋電位
信号が検出される。 More specifically, as is clear from FIG. 2, the electrode array 11 attached to the skin surface on the muscle has a large number of myoelectric potential detection electrodes 12, 13, . . . on a flexible substrate 12. This electrode array 11 is attached to the skin surface of the muscle 10 in the direction of the muscle fibers as shown in FIG. 3, and in this state, force is applied to the muscle. Myoelectric potential signals are detected from the electrodes 13, 13, . . . according to their activity levels.
なお、上記筋電位検出用電極１３，１３，……
は、貼着面が正方形のものを示しているが、これ
に限るものではなく、また電極配列も一例にする
ことなく、例えば２次元的な基盤目状に配列させ
ることもできる。 Note that the myoelectric potential detection electrodes 13, 13, . . .
Although the adhesive surface is shown as being square, it is not limited to this, and the electrode arrangement is not just an example, but may also be arranged in a two-dimensional grid pattern, for example.
而して、上記電極１３，１３，……は、増幅器
１４，１４，……の正及び負の端子に接続し、そ
れにより隣接する一対の電極１３，１３で検出さ
れた筋電位信号の電位差を出力させ、さらにそれ
らの増幅器１４をアナログ／デイジタル変換器に
接続し、デイジタル信号に変換するようにしてい
る。 The electrodes 13, 13, . . . are connected to the positive and negative terminals of the amplifiers 14, 14, . These amplifiers 14 are further connected to an analog/digital converter to convert them into digital signals.
第４図は、上述したところに従つて得られた筋
電図の一例を示すものである。上記増幅器１４で
増幅された筋電位信号には、通常、多数の独立に
興奮する運動単位の活動電位が含まれており、そ
のままでは個々の運動単位の活動電位を分離する
ことができない。 FIG. 4 shows an example of an electromyogram obtained as described above. The myoelectric potential signal amplified by the amplifier 14 usually contains action potentials of a large number of independently excited motor units, and it is not possible to separate the action potentials of individual motor units as is.
個々の運動単位の活動電位を分離するために
は、筋肉内に針電極を刺入して特定の運動単位の
活動電位を検出するか、表面電極によつて抽出し
た筋電位から大きなピークなど、特徴的な信号を
抽出して、特定の運動単位の興奮を検出し、それ
と同期させて、その前後の筋電位信号を加算平均
することにより、単一運動単位の活動電位を分離
することができる。第５図は、上記第４図の記録
と同時に、筋肉内に刺入した針電極を用いて計測
した単一運動単位の活動電位波形を示すものであ
る（＃１〜＃５が５つの運動単位を示す）。さら
に、単一運動単位の１回の興奮を一本の縦棒とし
て表示した発射時刻を第６図に示し（図中には６
つの運動単位の発射を示し、台形の線は筋の収縮
力を示している。）、この単一運動単位の発射時刻
を基に加算平均された表面筋電位波形を第７図に
示す。 In order to separate the action potentials of individual motor units, a needle electrode can be inserted into the muscle to detect the action potentials of a specific motor unit, or large peaks, etc., can be detected from the myoelectric potentials extracted by surface electrodes. By extracting characteristic signals, detecting the excitation of a specific motor unit, synchronizing with it, and averaging the myoelectric potential signals before and after it, it is possible to isolate the action potential of a single motor unit. . Figure 5 shows the action potential waveform of a single motor unit measured using a needle electrode inserted into the muscle at the same time as the recording in Figure 4 above (#1 to #5 represent the five movements). unit). Furthermore, Fig. 6 shows the firing time in which one excitation of a single motor unit is displayed as a single vertical bar (in the figure, 6
The firing of one motor unit is shown, and the trapezoidal line shows the contraction force of the muscle. ), and the averaged surface myoelectric potential waveform based on the firing time of this single motor unit is shown in FIG.
この場合の加算平均の具体的な手順を説明する
と、次の通りである。 The specific procedure for averaging in this case is as follows.
はじめに、連続的な信号として第４図に示すよ
うな表面筋電図の記録がある。そして、これと同
時に記録した単一運動単位の発射時刻の記録（第
６図）がある。この時刻は、表面筋電位信号の記
録上のある時刻と対応している。加算平均するに
あたつては、この発射時刻を基準としてその前
後、例えば0.1秒間の表面筋電図の信号の断片を
抽出する。その結果、このような断片的な波形が
単一運動単位の発射回数だけ得られる。これらは
同じデータの長さをもつており、同じ個数の数値
化されたデータから構成される。そして、これら
のデータを基準とした時刻に対して整列させ、基
準とした時刻から、一定時間前、あるいは一定時
間後のデータの平均をとる。これが加算平均の手
順である。 First, there is a recording of a surface electromyogram as a continuous signal as shown in FIG. At the same time, there is a record of the firing time of a single motor unit (Figure 6). This time corresponds to a certain time on the recording of the surface myoelectric potential signal. In performing the averaging, fragments of surface electromyogram signals before and after the firing time, for example, 0.1 seconds, are extracted using this firing time as a reference. As a result, such a fragmented waveform is obtained as many times as a single motor unit is fired. These have the same data length and are composed of the same number of digitized data. Then, these data are arranged with respect to the reference time, and the data is averaged a certain time before or after a certain time from the reference time. This is the averaging procedure.
これを、数式を用いて説明すると、表面筋電図
データをＥ(t)、単一運動単位の発射がＮ回あつた
として、その発射時刻t1，t2，……，tNとしたと
き、加算平均された結果Ａ(s)は、
Ａ(s)＝１／Ｎ N
〓n=1
Ｅ（to＋Ｓ）
となる。ここでｓは基準とした時刻の前後の時間
を示す変数で、−Ｔ＜ｓ＜Ｔ（Ｔは例えば0.1秒）
である。 To explain this using a mathematical formula, let us assume that the surface electromyogram data is E(t), that a single motor unit has been fired N times, and that the firing times are t 1 , t 2 , ..., t N Then, the averaged result A(s) is A(s)=1/N N 〓 n=1 E(t o +S). Here, s is a variable indicating the time before and after the reference time, -T<s<T (T is 0.1 seconds, for example)
It is.
上記加算平均した結果の波形を観察すると、以
下のことがわかる。 Observing the waveform of the above averaged result, the following can be seen.
即ち、チヤンネル５からチヤンネル１及びチヤ
ンネル９からチヤンネル１６に向つて、それぞれ
ほぼ同一波形で筋線維上を伝播する活動電位が見
られ、また中間部分では筋線維上を両方向に伝播
する筋電位が見られる。而して、筋活動電位は神
経筋接合部から開始し、筋線維上を両方向に伝播
するので、上記第４図の例においては、矢印によ
つて示したチヤンネル５とチヤンネル６の間、及
びチヤンネル８とチヤンネル９の間近辺に、それ
ぞれ上記特定の運動単位の神経筋接合部があるこ
とがわかる。 That is, from channel 5 to channel 1 and from channel 9 to channel 16, action potentials propagating on the muscle fibers with almost the same waveform can be seen, and in the middle part, myoelectric potentials propagating in both directions on the muscle fibers can be seen. It will be done. Since the muscle action potential starts from the neuromuscular junction and propagates in both directions on the muscle fiber, in the example shown in FIG. It can be seen that the neuromuscular junctions of the specific motor units are located near channels 8 and 9, respectively.
具体的には、このような計算処理は汎用電子計
算機のプログラムとして実現することもできる
し、専用の電子回路を用いて実現することもでき
る。 Specifically, such calculation processing can be implemented as a program for a general-purpose computer, or can be implemented using a dedicated electronic circuit.
第１図における制御・演算装置は、アナログ／
デイジタル変換器の出力に基づき上述した加算平
均を行うものである。 The control/arithmetic device in Figure 1 is analog/
The above-mentioned averaging is performed based on the output of the digital converter.
即ち、上記制御・演算装置においては、増幅器
１４からの各電位信号に、多数の独立に興奮する
運動単位の筋電位信号が含まれていることから、
特定の運動単位の筋電位信号を分離検出するた
め、特定の運動単位の興奮に同期させてその加算
平均を行うように構成している。 That is, in the above control/arithmetic device, since each potential signal from the amplifier 14 includes myoelectric potential signals of a large number of independently excited motor units,
In order to separate and detect the myoelectric potential signal of a specific motor unit, it is configured to add and average the signals in synchronization with the excitation of the specific motor unit.
上記特定の運動単位の興奮は、特徴的信号抽出
手段により検出されるもので、この特徴的信号抽
出手段としては、例えば、筋肉内に針電極を刺入
して、特定運動単位の活動電位を抽出するとか、
表面電極によつて検出した筋電位から、大きなピ
ークなど、特徴的な信号を抽出するようにした手
段が用いられる。そして、制御・演算装置におい
て、特定の運動単位の興奮に同期させて上記電極
で検出した筋電位信号の加算平均を行うため、こ
の特徴的信号抽出手段からの出力が、制御・演算
装置に加算のためのトリガーとして与えられる。 The above-mentioned excitation of the specific motor unit is detected by a characteristic signal extraction means, which includes, for example, inserting a needle electrode into the muscle and detecting the action potential of the specific motor unit. Extract or
A means is used to extract characteristic signals such as large peaks from myoelectric potentials detected by surface electrodes. Then, in order to average the myoelectric potential signals detected by the electrodes in synchronization with the excitation of a specific motor unit in the control/calculation device, the output from this characteristic signal extraction means is added to the control/calculation device. given as a trigger for.
また、上記制御・演算装置は、キーボード等の
操作盤を通じて必要な指示を与えることにより、
測定結果のデータを記憶装置へ記憶させ、あるい
はそれをCRTまたはプリンタ等の表示装置へ表
示させるための制御を行うものである。 In addition, the above control/arithmetic device can provide necessary instructions through an operation panel such as a keyboard.
It performs control to store measurement result data in a storage device or display it on a display device such as a CRT or printer.
上記表示装置は、制御・演算装置の演算結果に
基づき、活動電位伝播の開始位置である運動単位
内の神経筋接合部の位置及び分布を、例えば第４
図Ｂに示すような波形によつて表示し、あるいは
それらを数値データとして表示するものである。 The display device displays, for example, the position and distribution of the neuromuscular junction within the motor unit, which is the starting position of action potential propagation, based on the calculation result of the control/calculation device.
It is used to display waveforms as shown in Figure B, or to display them as numerical data.
さらに具体的に説明すると、活動電位の伝播開
始位置である神経筋接合部と分布を表示するに
は、一つには、第７図に示すような信号の波形を
並べて表示し、あるいはそれらの波形を基に神経
筋接合の位置を判定して、その結果を文字または
図形化して表示することができる。さらに、他の
態様で表示するには、第８図に例示するように、
筋肉の概略形状とそれに重ね合わせるようにして
神経筋接合位置（斜線部分）を表示すればよい。 To explain more specifically, in order to display the neuromuscular junction and distribution, which is the starting point of action potential propagation, one way is to display the signal waveforms side by side as shown in Figure 7, or to display them side by side. The position of the neuromuscular junction can be determined based on the waveform, and the results can be displayed in text or graphic form. Furthermore, to display in another manner, as illustrated in FIG.
It is sufficient to display the general shape of the muscle and the neuromuscular junction position (shaded area) so as to be superimposed on it.
而して、その波形を観察分析することにより、
神経筋接合部の位置及び分布を知得できるが、上
記の分析は、表示装置に表示された波形を操作者
が視覚的に観察することにより行い得るだけでな
く、制御・演算装置において演算した結果として
表示するように構成することもできる。 By observing and analyzing the waveform,
The position and distribution of neuromuscular junctions can be determined, but the above analysis can be performed not only by the operator visually observing the waveform displayed on the display device, but also by the operator's visual observation of the waveform displayed on the display device. It can also be configured to be displayed as a result.
［発明の効果］
このような本発明によれば、簡単な装置によつ
て運動単位内の神経筋接合部の位置及び分布を正
確に検出することができる。[Effects of the Invention] According to the present invention, the position and distribution of neuromuscular junctions within a motor unit can be accurately detected using a simple device.
第１図は本発明の筋肉における神経支配帯の検
出装置の全体構成図、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図は運動単位の活動電位の総和である表
面筋電位波形を示す波形図、第５図は筋肉内に刺
入した針電極によつて検出した単一運動単位の電
位波形を示す波形図、第６図は運動単位の発射を
１本の縦棒として表示した波形図、第７図は加算
平均の結果得られた単一運動単位の活動電位の伝
播状態を示す波形図、第８図は神経筋接合位置の
表示例を示す説明図である。
１１……電極配列体、１３……電極。
Figure 1 is an overall configuration diagram of the apparatus for detecting innervation zones in muscles according to the present invention, Figure 2 is a configuration diagram showing the connection state of its electrode rows and amplifiers, and Figure 3 is the electrode arrangement for the muscle to be measured. Figure 4 is a waveform diagram showing the surface myoelectric potential waveform, which is the sum of action potentials of motor units. A waveform diagram showing the potential waveform of one motor unit. Figure 6 is a waveform diagram showing the firing of a motor unit as a single vertical bar. Figure 7 is a waveform diagram showing the action potential of a single motor unit obtained as a result of averaging. A waveform diagram showing the propagation state and FIG. 8 are explanatory diagrams showing an example of displaying the neuromuscular junction position. 11... Electrode array, 13... Electrode.
Claims (1)
する複数の筋電位検出用電極を配列させた電極配
列体と、特定の運動単位の興奮を検出する特徴的
信号抽出手段と、上記特徴的信号抽出手段によつ
て検出した特定の運動単位の興奮に同期させて上
記電極で検出した筋電位信号の加算平均を行う制
御・演算装置と、上記制御・演算装置での加算平
均によつて得られた運動単位活動電位波形に基づ
き、活動電位伝播の開始位置である運動単位内の
神経筋接合部の位置及び分布を表示する表示装置
と、を備えたことを特徴とする筋肉における神経
支配帯の検出装置。1. An electrode array in which a plurality of myoelectric potential detection electrodes are arranged to be attached to the skin surface on a muscle to detect myoelectric potential signals, a characteristic signal extraction means for detecting excitation of a specific motor unit, and the above-mentioned a control/arithmetic device that averages the myoelectric potential signals detected by the electrodes in synchronization with the excitation of a specific motor unit detected by the characteristic signal extraction means; a display device that displays the position and distribution of the neuromuscular junction within the motor unit, which is the starting position of action potential propagation, based on the motor unit action potential waveform obtained by the method. Dominant zone detection device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60070368A JPS61228827A (en) | 1985-04-03 | 1985-04-03 | Apparatus for detecting nerve domination band in muscle |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60070368A JPS61228827A (en) | 1985-04-03 | 1985-04-03 | Apparatus for detecting nerve domination band in muscle |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61228827A JPS61228827A (en) | 1986-10-13 |
| JPH0532057B2 true JPH0532057B2 (en) | 1993-05-14 |
Family
ID=13429425
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60070368A Granted JPS61228827A (en) | 1985-04-03 | 1985-04-03 | Apparatus for detecting nerve domination band in muscle |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61228827A (en) |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61228827A (en) | 1986-10-13 |
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