1生物物理学知识
正常神经和肌肉细胞膜的静息（跨膜）电位稳定，是由于膜内、外均匀分布着负、正离子的缘故。当这些电荷的分布引起膜两侧的电位差（电压）时，在细胞外两点之间测量的净电位为零，这是由于电场的作用，正负电荷层的作用相互抵消。去极化时，沿膜内外正负电荷的分布不再均匀地相等，细胞外的两点间产生电位差，当膜经历去极化一复发极化周期时，这一电位差最终将发生变化，这样在细胞外就可记录到AP.AP的电流主要是由Na 和K 运动所引起。任何两点之间的组织都将阻止电流的运动。电势（电位）实际上代表两点间电压差的幅度，而不是绝对值。电压的差是正还是负，是相对于地极来说的（一般把地极作为零参考）。
在临床实际检测中，最终所测量的AP系来自于记录电极附近组织的电流流动所引起的电位差变化。所记录的电位的幅度和极性取决于：膜附近的电荷密度；与去极化部位的距离；媒介物的特性；所测电位相对于膜去极化和正常极化节段的位置。另外，所产生的电流流动较复杂，并受软组织容积导体特性的影响。
2神经生理波形的频率特性
在临床实际检测中，源于神经和肌肉的AP，一般以波形的方式进行显示和解释，其幅度随时间而变化。在这些波形中，某些节段随时间的变化很快，而其它一些节段则变化较慢。变化较快的成分，表明波形含有高频组分，而变化较慢者则是来自于低频信号的组分。神经生理波形所表达的频率关系，可理解为代表一系列频率、幅度及相位不同的正弦波总和的信号；以其所含各种不同频率的成分来定义波形特征，称之为频率或傅立叶分析。
波形的频率含量是指用于准确描述波形的项（频）数。复合肌肉动作电位（CMAP）信号主要含有1000Hz以下的低频成分，而感觉神经动作电位（SNAP）频率成分的范围则较宽，高频成分相对较多。CMAP和SNAP不同的峰频反映了其基础频率之差，这可从其相应波形的时限中推论出来。CMAP的峰频在60100Hz之间，这与其长时限（1215ms）是相一致的；而SNAP的峰频接近300Hz，这与其短时限（23ms）是相一致的。
为了防止神经生理信号失真，记录系统必须能够对所希望描记的电位内所有频率成分起反应，并且能够抑制与这个电位无关的那些频率成分。纤颤电位、多相运动单位电位（MUP）以及单纤维肌电图（SFEMG）记录的单根肌纤维电位，均属于高频成分较多的AP，而CMAP和SNAP、正锐波的正相成分以及体感诱发电位（SEP）均属于变化较慢的电位。
3仪器设施及仪器操作的一些基本概念
在电诊断检测过程中，记录系统必须能够准确地再现AP.将两个电极引入去极化神经或肌肉所产生的电场，所测量到的电位就是两个电极位置间的电位差。按照常规，一般电极命名将输入放大器的第一栅极（G1）者称为作用电极或活动电极，输入放大器第2栅极（G2）者称为参考电极（以下分别简称G1电极和G2电极或活动（G1）和参考（G2）电极。所测到的电位并非实际发生的电位，而是由于电极的存在使之变形了的电位。电极大小的选择又要做到实用，又要能够不致于使波形失真到不能接受的水平。
神经生理信号的波幅波动于微伏至毫伏水平之间，如SEP可不到1V，SNAP为几微伏至十几微伏，MUP和CMAP为几毫伏至十几毫伏。这些信号存在于充满了电噪声的环境之中。
多种来源的电噪声均可掺入其中，即使是在最好的条件下，噪声一般都要比所研究波形的幅度大好几个数量级。成功的记录取决于能否选择性地将感兴趣的信号放大，而排斥不需要的，外来的噪声。放大后，信号的幅度一般可达110V，这是电子电路进行模数转换以及控制音频和视频输出显示所必须的幅度。增益是指经电子放大后幅度的增高，而灵敏度是指被放大信号的显示分辨率。
为了能够使神经生理信号选择性地被放大而又排斥环境噪声，就必须应用差分放大器（可测量出G1和G2的电位差）。如果G1、G2靠得很近且其特性相似，环境电噪声（如50Hz电源线干扰）将在两个输入端出现，且其幅度几乎相同。在两个输入端以同等幅度出现的信号称之为共模信号，即两个输入端所共有的。由于差分放大器仅对两个信号间的差作出反应，这样大多数共模信号就不能被放大而被消除掉，两个物理特性相同的电极，将G1置于AP发生源附近，而将G2置于相对于AP发生源来说为电静息的区域，这样在放大器排斥共模噪声的同时，AP本身将被放大。
选择性地仅放大差模信号而排斥共模信号的能力，以共模抑制比（CMRR）表达，这里所指的CMRR就是神经生理电位增益与50Hz噪声增益之间的比率，实际上，共模抑制的总量是受到限制的。CMRR通常以分贝（dB）为单位。用于临床检测的现代肌电图仪，其放大器应该具有90dB或更大的CMRR.在放大期间和放大之后，神经生理信号被过滤，以去除外来的和不需要的噪声成分。滤波系统的作用在于决定仪器如何既对快速变化（高频）的信号作出反应，又对缓慢变化（低频）的信号作出反应，在所确定的高频和低频之间的信号，经过过滤和放大后显示出来而不失真。
4滤波设置以及频率响应
41滤波
滤波是处理神经生理电位的一种整合步骤。滤波最重要的目的是将噪声减少。如果噪声的频率明显地不同于构成神经生理波形本身的频率成分，噪声就可被去除。成功地将噪声减小，可改善波形的质量，并使得临床解释更容易、更准确，滤波的第二个作用是显示信号中不具有直觉性质的信息，或者使得在普通记录条件下也可测量到某些信息。
包含于神经生理电位之中的频率范围，可以其频宽来定义。所谓频宽即从低频界限到高频界限的范围。低频滤波器（LFF）可去除波形中频率低的、缓慢变化的成分。这是因为它可允许较高频率的成分通过，这样这些成分就包含在波形之中了，因此也称高通滤波器。高频滤波器（HFF）则可去除频率高的、快速变化的成分，它只允许频率较低的成分通过，又称为低通滤波器。
所有滤波器均可使波形发生一定程度的失真，这是其频率衰减和相位飘移特性所致。然而，由于滤波器的常规应用，肌电图工作者已经习惯了这些失真的波形，并且只将注意力集中于检测显示异常的差异。随着电诊断仪器中使用数字信号处理的日益增多，数字滤波将更加常规化。在常规临床检测中，建议的LFF/HFF设置分别为：运动神经传导25Hz/10kHz；感觉神经传导510Hz/23kHz；肌电图（插入活动）1020Hz/10kHz；肌电图（定量分析）25Hz/10kHz；短潜伏期SEP520Hz/12kHz.
42高频响应
电位快速变化的时间长度（通常从基线值开始），为电位的上升时间。放大器的高频响应将决定最短的上升时间，通过这一参数可探测到整个电位的变化情况。如果高频响应不能充分捕捉到电位主负棘波的上升斜率，就可出现波形失真。当HFF截止点从10000Hz连续降至500Hz，波形的幅度将进行性降低。MUP中幅度的降低以及快变化高频成分的减少或消除，也可使多相减少。以同心圆针电极记录MUP时，由于快上升时间的出现，定量分析时就必须要求800010000Hz的高频界限。
类似地，当高频响应从10000Hz降至500Hz时，SNAP主负棘波的波幅也可减低1625.除波幅降低外，峰潜伏期也可延迟。时限较长的电位（如CMAP和SEP）所包含的大多数是低频成分，对这些波形来说，从10000Hz降至500Hz这一范围较大的HFF滤波设置的变化，其波幅仍可保持稳定。
如果高频响应不充分，波形的起始潜伏期也会受到影响。在这种情况下，测量系统就会记录不到正常的、从基线陡然的偏离以及负棘波的上升斜率。
由于HFF不充分，波形上升得很缓慢，信号达到可以看见的、从基线偏离的电压水平所需的时间就更多了。
维持高频响应于10000Hz水平，可确保波形中快变化事件总是能够保留；然而这样在放大器的电子元件中可产生明显的高频噪声，从而使得SNAP的波形模糊不清。如果将高频响应降至2000Hz，大多数这种电子噪声可消除掉，此时SNAP又清晰可见。在SNAP中的检测中，这种减少噪声的措施可使SNAP波幅丧失1015.然而，在临床实践中，为了能够记录到清晰的SNAP，大多数情况下还是有必要采取这种措施。如果有噪声极低的放大器，或者采用平均的方法减少噪声，设置5000Hz这一较高的HFF截止点，还是可行的。
人体（即神经或肌纤维）与电极之间的软组织容积导体，本身也可起到HFF的作用。当信号通过人体组织时，波形的高频特征（即上升和下降峰以及快速变化的棘波）将减弱。低频成分通过组织时，其衰减较高频成分要少，但组织滤波效应还是存在。因此，即使将电极放在离神经或肌细胞较远处，低频AP成分仍可记录到。这种效应最明显的体现是，当使肌电图针远离运动单位时，MUP减小。
43低频响应
低频响应决定着能否准确地记录到AP中缓慢变化的成分。仪器中的低频特性可影响CMAP、诱发电位以及MUP中很慢回到基线的成分。低频响应不充分，可导致波幅、潜伏期、时限以及波形的错误。
记录CMAP时，逐渐升高LFF截止点可导致最初的波幅损失，从而使波形失真。此种情况下，记录系统将探测不到负波附近波形的慢变化，并且开始衰减回到基线，导致波幅减低以及主负波时限延长。同样地，缓慢回到基线的成分也探测不出来，波形很快开始衰减，使得波形中的终末成分失真。在SNAP的检测中也有类似的影响，但必须再进一步升高LFF截止点，才可使SNAP波幅与CMAP有类似程度的减低。这可解释为什么SNAP的时限比CMAP的要短，因为SNAP中所含高频成分的信号内容较CMAP要多些。增加LFF截止点也可使波形的峰潜伏期缩短。CMAP的峰是变化相对较慢的事件，SNAP的峰也是如此，但较CMAP稍快。去除波形中的慢变化成分后，仪器就不能探测到波形的峰，回到基线也早，峰潜伏期发生漂移，其值缩短。
MUP也受低频响应变化的影响。
从临床角度看，低频响应既是引起电位误差的原因，又是抽取额外MUP信息有用的方式。与记录CMAP时见到的终末部分的失真一样，当低频截止点从2Hz上升至20Hz时，MUP时限增加，电位末端可出现额外的相。因此，在进行MUP定量分析时，最好以2Hz作为低频界限。如果LFF进一步增加，使得300500Hz以下的频率成分被排斥在外，波幅及时限将明显减少。临床上可利用这一机制评价运动单位的稳定性。
增加LFF截止点，运动单位中离电极较远的肌纤维的电活动成分将丧失，如前所述，这与组织滤波效应有关。临床上可将这一技术用于延迟和触发。以2Hz的低频响应检测肌电插入活动时较困难，这是因为运动伪迹（即缓慢变化的去极化电位）被放大得太明显，导致基线不稳，在分折插入活动时，将LFF放在1020Hz水平，可较清楚地观察到棘波电位。而在分析随意收缩的MUP时，再将LFF降低则可保留波的形状。
5电极因素
在肌电图日常应用中，都要用三个电极，两个电极（G1和G2）放在被测量的部位用于记录AP，第三个为接地电极，用作放大器的零电压参考点。表面电极和针电极系由各种不同的金属及合金制成。只要金属电极与电解质（即电极膏、汗液或细胞外液）发生反应，就会产生电化学反应，导致电极/电解质界面出现正、负电荷的间隙，从而产生电极极化电位。高质量的电极性能相对稳定，且不会出现极化电位。当电极变脏、腐蚀或磨损时，极化电位就不稳定，不稳定的极化电位，产生的伪迹有时与异常膜电位相似。电极表面有相容和电阻成分，可影响电极总阻抗的大小。这一阻抗具有频率依赖的特性，当电极面积减小时，其阻抗增加。
51表面电极
在大多数神经传导和SEP检测中，都是使用较小的表面电极。在运动神经传导检测中，通常将G1置于运动点，而将G2置于远处的肌腱或更远处。当将G1置于肌肉运动点（终板区），其正下方将发生去极化并产生AP.这一AP经容积传导至电极，可产生一个双相电位，初始为负相偏转，并且确定其偏离基线的起始处相对较容易。如果将G1置于远离运动终板区之外的部位，在主负棘波之前将会有一个小的正相偏转，此时准确评价其起始就成问题（但最好还是从偏离基线处开始算起）。
G2的位置也可影响CMAP的形状和波幅。理想的情况应该是将G2放在足够远的地方，以使得其电位接近于零。
由于CMAP较大，常常做不到这一点。
G1和G2所记录的波形就代表这两个电极之间的电压差，这样它们都会对其波幅和形状有影响。
记录SNAP时，习惯上将G1和G2均置于神经之上。G1与G2之间的距离对SNAP波幅是有影响的。当两者间的距离小于40mm时，SNAP波幅逐渐减低。电极距离为40mm时，所记录的SNAP其峰-峰波幅可达最大，因为感觉神经中的去极化移行波，在到达G2之前可完全通过G1。假定感觉神经的传导速为50m/s（mm/ms），在神经膜表面的时间过程（时限）为08ms，这样去极化区的长度就为40mm.因此，在使用正常参考值时，必须保证两电极间距离的标准化。
52针电极及技术
单极针电极一般由不锈钢制成，除针尖外，其余部分用Teflon绝缘材料覆盖。采用单极针进行肌电图检测时，所测到的MUP是G1（即插入肌腹之中的针尖）与G2（即置于他处的表面电极）之间的电压差。为保证G2的零电位，可将G2置于肌腱或骨性部位。然而即使如此，G2也几乎不可能呈完全的电静息。这一G2电极可记录和显示出源于针尖附近的背景电位，后者来自受检肌肉本身以及因病人紧张所致其它肌肉的活动，其大小取决于肌肉收缩的程度。当检测自发活动时，将G2电极放在针附近的皮肤处，有助减少远处肌肉收缩的影响。裸露针尖的平均面积为014020mm2。经反复消毒灭菌处理，这一裸露部分的面积可增加20.
Teflon覆盖层出现裂缝碎裂或磨损，可使MUP波幅减低，如果沿针主干Teflon有裂缝或无覆盖层，针尖处所接受的信号将形成短路返回组织，这可使波幅进一步减低。在单极记录技术中，表面参考电极的阻抗比针电极的要低得多（仅及1/10左右）。表面电极与针之间这种阻抗的差异，可干扰放大器排斥共模信号的能力，因此常引起50Hz的干扰。
同心圆针电极由针芯和外套管组成，所记录到的AP，是位于中央针芯的尖（即G1）与裸露的金属外套（即G2）之间的电压差，后者作为相对参考由于G1和G2记录表面的物理学特性相似，参考外套管也在MUP附近，因此也可记录到电位活动，只不过信号较弱，同心圆电极中央针芯暴露的面积，取决于针丝的直径和斜面的角度，一般为0209mm2；记录表面通常较小，但其大小比单极针所裸露的针尖（大小）要更恒定，因此，小针芯的阻抗就比单极针高。与在单极记录技术中一样，针芯和外套管的阻抗随频率的变化而变化，频率较高时，阻抗下降。只要针芯与外套管之间的阻抗出现差异，其排斥共信号的能力将降低。由于针芯与套管靠得很近，共模信号对两者的影响基本相同。因此，同心圆针记录时，来自电源线的共模噪声所带来的问题相对较小。
53针特性对MUP参数的影响
针电极的种类、大小、方向以及形状可影响MUP的特性，对一般的肌纤维（60m2）直径来说，无论是单极针还是同心圆针，其记录表面都相对较大，可与许多肌纤维接触，这样某些肌纤维属于去极化的MUP，而其它则为电静息。最终所记录到的MUP，代表了整个暴露针尖电活动的总和及平均。单极针与同心圆针相比，前者所记录的MUP波幅要高些，多相波要多些，但两者的时限差不多。如果记录技术以及测量条件不加以标准化，比较两者波幅、时限、相位数的绝对值就很困难。
之所以单极针记录的波幅更高，多相波更多，有几个方面的因素：MUP主棘波波幅由紧挨针尖的少数肌纤维决定，同心圆针记录表面的另一面被外套管屏蔽，故记录不到套管后面的肌纤维的AP；而单极针具有多面记录之性质，靠近针尖的肌纤维更多；与差分这一概念有关。同心圆针记录时，套管处于活动性去极化运动单位附近，所记录到的是MUP衰减了的形式；运动单位的复合性以及多相性，与参与形成MUP的、各不同肌纤维放电在时间上同步的程度有关。同步的程度取决于肌纤维传导速度的变异性、终板的离散性以及终末轴突分支的传导时间。
由于单极针的针尖较大，其G2的位置较远，所以可记录到比同心圆针更多肌纤维的活动，这样肌纤维放电同步化的程度就要低些，相应地多相波就更多些。MUP时限反映的是运动单位内肌纤维的总数，这一总数比决定MUP波幅的肌纤维数要多。
时限的测量，在很大程度上受电位中变化较慢的、主波成分和终末成分的影响。由于人体组织可起到HFF的作用，变化快的波形成分的波幅减低很快，而变化慢的成分在通过时相对不减弱。这样，就可使许多肌纤维参与MUP中变化慢的、主波和终末成分的形成。因此相对于其它参数来说，针尖的位置对时限的影响相对较小。
