BEEL근전도 검사법

(EMG)예비보고서

안유진

2013104430

<목차>1.배경지식

1-1 골격근

1-2 운동 단위

1-3 근섬유

1-4 활동 전위

1-5 운동단위보충

1-6 근섬유의 피로

2.실험 목표

3.실험 부품 및 장비

4.실험 순서

A. 설정

B. 조정

C. 데이터 기록

D. 데이터 분석

5.참조

1. 배경 지식

1-1 골격근(Skeletal muscles)

골격근은 물리적인 일을 한다. 근육이 수축하면 물건을 움직일 수 있는 힘을 낼 수 있다. 어떤 물건을 움직이기 위해서는 충분한 힘을 내야한다.

1-2 운동 단위(Motor units)

골격근을 구성하는 근섬유에는 어느 섬유에도 운동 신경이 분포되어 있는데 한 가닥의 운동 신경의 말단은 많은 가지로 나뉘어져 있으며, 많은 경우는 100 가닥 이상의 근섬유에 분포되어 근섬유들을 지배한다. 운동뉴런이 흥분하면 그 지배 하의 근섬유는

거의 동시적으로 흥분하거나 수축된다. 이와 같이 한 가닥의 운동 신경에 지배되는 신경과 근섬유와의 그룹을 운동 단위라고 한다.

뇌나 척수가 근육의 운동단위를 활성화 시킬 때 근섬유는 수출된다.

1-3 근섬유(Muscle fibers)

근섬유는 수백 개의 운동단위로 이루어져 있다. 근섬유가 기계적인 일을 해냈을 때는 뇌에 의해 활성화된 근육의 많은 운동단위가 일을 하기에 적절한 양일 때이다. 일의 양이 많을수록 활성화된 운동단위는 많다.

1-4 활동 전위(Action potential)

생물체의 세포나 조직이 활동할 때 일어나는 전압 변화. 세포막에 존재하는 나트륨·칼륨 등은 이온 펌프 활동을 통해 세포 안팎의 이온 조성 차이를 지속시킨다. 이러한 이온 조성차로 세포막 내부 쪽이 60∼90㎷의 음전위(정지전위)를 띠게 된다. 신경·근육 등의 흥분성 세포가 작용하면 세포막 안팎의 극성이 변하여 세포 안이 30∼40㎷의 양전위로 전위되는데, 이때의 전위를 활동전위라고 한다.

1-5 운동 단위 보충(Motor unit recruitment)

계획된 작업을 수행하기 위한 운동 단위의 순차적인 활성화를 운동 단위의 보충이라고 한다.

우선, 뇌는 필요한 근섬유에서 몇몇 운동 단위를 활성화시킨다. 근육으로부터 감각정보가 힘이 모자라다 고하면 뇌는 감각정보가 물체를 움직였다고 할 때까지 추가로 운동단위를 활성화시킨다. 가벼운 물체를 들면 뇌는 같은 수의 운동단위를 자극하지만

다를 운동단위 사이에 순환한다.

근섬유는 근육에 저장된 에너지를 소비하고, 수축함으로써 힘을 낸다. 계속 수축하려면 더 많은 에너지가 만들어 져야 한다. 다른 운동단위를 사용함으로써 운동단위는 긴장을 풀 수 있고 에너지를 보충할 수 있다.

1-6 근섬유의 피로(Skeletal muscle Fatigue)

격심하게 최대로 일하거나 만성적인 일을 반복적으로 수행하는 근섬유는 결국 피로할 것이다. 피로란 힘을 생산하는 근육의 능력저하를 의미한다.

피로의 원인은 근육 연료 공급의 고갈이다. 만약 근육이 세포의 신진대사에 의해 생산할 수 있는 것보다 빨리 에너지를 사용하면 피로가 일어난다. 수축하는 동안, 근섬유는 화학에너지를 열과 기계에너지로 변환하고, 그 과정에서 화학적 노폐물이 만들어진다. 보통 근육으로부터의 노폐물은 피가 에너지 변환을 위해 영양소를 공급할 때 순환계에 의해 제거 된다. 만약 특정한 노폐물이 적절한 비율로 제거되지 않는다면, 그것들은 축적되어 화학적으로 근섬유의 수축과정을 간섭할 것이다. 그럼으로써 피로는 시작된다. 몇몇 축적된 노폐물은 둘러싸인 연결된 세포내의 통증 수용기를 자극하여 골격근의 경련을 일으킨다. 이것은 근육에 흐르는 부적절한 혈액흐름의 일반적인 신호이다.

1-7 근전도 검사법(Electromyography)와 동력측정법(Dynamometry)

이번 실험에서는 근전도 검사법과 동력측정법을 결합하여 운동단위보충과 근섬유의 피로를 알아볼 것이다.

운동단위가 활성화되면 구성 근섬유들은 그 섬유들을 수축시키는 전기적 자극을 만들어낸다. 비록 그 전기적 자극은 아주 100uV 로 매우 미약하지만 동시에 동작하는 많은 근섬유들이 피부 아래에서 전위차를 발생시킨다. 그것은 전극에 의해 검출하기에 충분하다. 근섬유 수축에 의하여 발생된 피부 전위차의 발생을 검출하고 증폭하고 기록하는 것을 근전도 검사법이라고 한다. 그리고 그 얻어진 기록을 근전도(EMG)라고 한다.

동력측정법이란 일률의 측정을 의미하고, 동력측정법에 의해 기록된 그래프를 다이나그램(dynagram)이라고 한다. 이번 실험에서 악력 근육(clench muscles)의 수축의 일률이 전기적 변환기가 있는 손 동력측정계에 의해 측정될 것이다.

BIOPAC 시스템은 다음 세 정보를 동시에 기록할 것이다.

1) 변환기에 가하는 힘

2) 수축하는 동안 근육에 의해 만들어진 전기적 신호

3) 근육의 활성화를 알려주는 통합된 파형

2. 실험 목표

1) 오른손과 왼손의 최대 악력을 측정하고 남자와 여자의 차이를 비교해본다.

2) 골격근 수축력의 증가와 운동단위보충의 연관성을 관찰과 기록을 통해 알아본다.

3) 피로가 발생했을 때 악력과 EMG, 누적 EMG 를 기록한다.

3. 실험 부품 및 장비

BIOPAC 악력계 (SS25LA or SS25L)

BIOPAC 헤드폰 (OUT1) BIOPAC electrode lead set (SS2L) BIOPAC disposable vinyl electrodes (EL503), 6 electrodes per subject BIOPAC electrode gel (GEL1) and abrasive pad (ELPAD) or Skin cleanser or

Alcohol prep Computer system BIOPAC Student Lab software BIOPAC acquisition unit (MP30) with associated cables

4. 실험 순서

A. 설정

1) 컴퓨터를 켜고 BIOPAC MP30 이 꺼져있는지 확인한다.

2) 악력계(SS25LA or SS23L)를 채널 2 에, 전극 선 세트(SS2L)을 채널 1 에, 헤드폰을 OUT1 에 장착한다.

3) BIOPAC MP30 을 켠다.

4) 손목에서 시계나 귀금속을 모두 제거하고 세 개의 전극을 팔뚝에 붙인다.

5) 각각의 선을 색깔에 유의하면서 피실험자의 오른손에 전극에 연결한다.

6) BIOPAC BSL 4.0 MP36 프로그램을 실행시킨다.

7) L02-EMG-2 를 선택하고 OK 를 누른다.

8) 실험자의 이름 같은 특별한 파일이름을 입력하고 OK 를 누른다.

B. 조정

1) Calibrate 를 누른다.

2) 악력계를 설정하고 OK 를 누른다.

3) BIOPAC 악력계를 손에 쥔다.

4) 팝업창의 지시에 따른 조치를 모두 끝낸 후 OK 를 누른다. (조정이 시작됨.)

5) 조정의 기록이 시작되면 2초정도 기다렸다가 악력계를 화면이 변화할 만큼만 가볍게 쥔다. 그리고 다시 놓는다.

6) 조정이 멈출 때까지 기다린다.

7) 조정된 자료를 체크하고 fig2.6 같이 0 에서 시작하는 경우 다음 단계로 넘어가고 그렇지 않으면 재조정한다.

8) 소프트웨어는 당신의 잡는 힘에 근거하여 최적의 알력 그래프를 보여준다. 그러므로 당신의 힘이 25kg 이 넘지 않는다는 것과 힘의 증가가 5kg 이라는 것을 확인한다.

C. 데이터 기록

실험 1 – 오른손 팔 근육 피로 ( 최대 ) 1) Record 를 누른다. (F9 를 누르고 “Segment 1 Dominant Max Fatigue”로 새 이름를 삽입한다.)

2) 악력계를 최대한 강하게 쥐고 그 값을 기록한다. 그리고 그 힘을 유지해본다.(다음 실험을 위해 그 힘의 절반이 얼마인지도 기록해둔다.)

3) 악력이 최대값의 75% 이상 떨어지면 suspend 를 누른다.

4) 화면에 나온 데이터를 체크한다. Fig2.8 과 같은 모양을 나타내면 다음 실험으로 넘어가고 아니면 다시 시행한다.

실험 시작 직후에 나타나는 최고점은 최대 악력을 나타낸다.

실험 2 – 오른손 팔의 운동단위보충

1) Continue 와 Record 를 클릭한다 (F9 를 누르고 “Segment 2 Dominant Recruit” 라고 이름을 삽입한다.)

2) 쥐는 힘을 증가시키면서 [주먹을 쥐었다 – 폈다 – 쉬었다]를 반복해본다. 2초간 쥐고 회복을 위해 15초 동안 쉰다. 목표는 5kg-10kg-15kg-20kg-25kg 이다

3) Suspend 를 누른다.

4) 얻은 데이터를 검토해보고 실험의 결과 fig2.7 과 같이 맞게 나왔으면 다음 실험으로 진행한다.

실험 3 오른손 근육 피로 ( 최대의 1/2)

1) Resume 을 클릭한다. (F9 를 누르고 “Segment 3 Dominant Half-max Fatigue”로 새 이름을 삽입한다.)

2) 실험 1 에서 측정한 Max 의 절반만큼의 힘으로 악력계를 쥐고 그 힘을 유지한다.

3) 처음 힘의 75%이상 떨어지면 Suspend 를 누른다.

4) 얻은 데이터를 검토해보고 fig 2.8 과 같이 맞게 나왔으면 다음 실험으로 진행한다.

실험 4 – 왼손 팔 근육 피로 ( 최대 ) 1) 피실험자의 왼손 팔에 전극을 붙이고 연결 선(SS2L)을 연결한다.

2) Record 를 누른다. (F9 를 누르고 “Segment 4 Non-Dominant Max Fatigue”로 새 이름을 삽입한다.)

3) 악력계를 최대한 강하게 쥐고 그 값을 기록한다. 그리고 그 힘을 유지해본다.(다음 실험을 위해 그 힘의 절반이 얼마인지도 기록해둔다.)

4) 악력이 최대값의 75% 이상 떨어지면 suspend 를 누른다.

5) 화면에 나온 데이터를 체크한다. Fig2.8 과 같은 모양을 나타내면 다음 실험으로 넘어가고 아니면 다시 시행한다.

실험 5 - 왼손 팔의 운동단위보충

1) Resume 을 누른다. (F9 를 누르고 “Segment 5 Non-Dominant Recruit”라고 이름을 삽입한다.)

2) 쥐는 힘을 증가시키면서 [주먹을 쥐었다 – 폈다 – 쉬었다]를 반복해본다. 2초간 쥐고 회복을 위해 15초 동안 쉰다. 목표는 5kg-10kg-15kg-20kg-25kg 이다

3) Suspend 를 누른다.

4) 얻은 데이터를 검토해보고 실험의 결과 fig2.7 과 같이 맞게 나왔으면 다음 실험으로 진행한다.

실험 6 – 왼손 팔 근육 피로 ( 최대의 1/2)

1) Resume 을 클릭한다. (F9 를 누르고 “Segment 6 Non-Dominant Half-max Fatigue”로 새 이름을 삽입한다.)

2) 실험 4 에서 측정한 Max 의 절반만큼의 힘으로 악력계를 쥐고 그 힘을 유지한다.

3) 처음 힘의 75%이상 떨어지면 Suspend 를 누른다.

4) 얻은 데이터를 검토해보고 결과가 fig2.8 과 같이 맞게 나왔으면 마지막 실험으로 진행한다.

EMG 듣기 – 팔뚝 근육 포텐셜의 오디오 증폭 1) 헤드폰을 컴퓨터에 연결한다.

2) Listen 버튼을 누른다.

3) 헤드폰을 착용하고 [손을 쥐었다 – 폈다 – 기다렸다] 주기를 다르게 해보며 화면의 값이 바뀜에 따라 소리가 어떻게 달라지는지 들어본다.

4) Stop 을 누른다. 만약 다시 듣고 싶다면 Redo 를 누른다.

5) Done 을 누른다.

6) 팔뚝에서 전극을 제거한다.

D. 데이터 분석

1) 파일을 C:/Program Files/BIOPAC Systems,Inc./Biopac Student Lab v.4.0/Data Files/ 에서 찾아서 USB 로 옮긴다.

2) Review Saved Data 모드를 입력하고 정확한 파일을 선택한다. ALT 키를 누르고 좌측 상단에 있는 붉은색의 1 이라는 숫자를 누른다. (EMG 데이터를 보기 위해)

채널 표시1 EMG41 악력40 합쳐진 EMG

운동단위보충 분석 – 오른손과 왼속 팔 ( 실험 2, 실험 5) 1) 실험 2 의 자료를 보기 위해 화면을 조정한다.

2) 측정상자를 다음과 같이 설정한다.

채널 측정

CH1 p-pCH1 stddevCH1 delta TCH41 Value

3) 실험 2 의 자료에서 2초동안 악력계를 움켜쥐는 동안의 구간을 I-Beam 커서를

이용하여 선택하고 그 데이터를 엑셀에 기록한다.

4) 스크롤을 돌려서 실험 5(왼손 악력)의 데이터가 기록된 부분으로 이동한 후, 위의 과정을 반복한다.

팔 근육의 최대와 최대의 1/2 피로 실험 -– 오른손 팔 ( 실험 1 과 3) 과 그 반대쪽 팔 ( 실험 4 와 6) 1) 스크롤을 돌려서 실험 1 부분으로 화면을 조정한다.

2) I-Beam 커서를 이용해서 악력의 최댓값을 측정하고 그 값을 엑셀에 기록한다. 그리고 최대 악력의 절반이 얼마인지 계산한다.

3) 최대악력의 절반이 되는 곳을 I-Beam 커서를 이용해서 찾고 그 곳에 커서를 남긴다. 최댓점과 50%가 되는 점 사이를 I-Beam 커서를 드래그하여 선택한다. 그 시간을 엑셀에 기록한다.

4) 실험 4 로 이동하여 왼쪽쪽 팔의 경우에도 똑같이 기록한다.

5) 실험 3 과 실험 6 에 대해서도 똑같이 기록한다.

6) 프로그램을 종료한 후 엑셀 파일의 복사본을 Google Doc 에 제출한다.

5. 참조

교과서 및 네이버 지식 백과