miniaturadaimagem|312x312px|Os eletrodos marrons e brancos estão estimulando o nervo ulnar. Os eletrodos marrons negativos sempre são colocados no nervo distal. O eletrodo verde é colocado sobre o músculo onde o potencial de ação estimulado vai ser gravado. A Eletromiografia é uma técnica de monitoramento da atividade elétrica das membranas excitáveis das células musculares esqueléticas, representando os potenciais de ação deflagrados por meio da leitura da tensão elétrica ao longo do tempo. A análise dos sinais gerados por estas atividades elétricas pode ser utilizada para detectar anormalidades, caracterizar níveis de ativação, ordem de recrutamento de fibras, ou para se estudar a biomecânica do movimento.Robertson, D. G. E.; Caldwell, G. E.; Hamill, J.; Kamen, G.; Whittlesey, S. N (20 January 2014). Electromyographic Kinesiology, Research Methods in Biomechanics. Medicine & Science in Sports & Exercise. Champaign, IL: Human Kinetics. ISBN 978-0-7360-9340-8. OCLC 842337695 O sinal eletromiográfico (EMG) adquirido, ou eletromiograma, é o somatório algébrico de todos os sinais detectados sob a área de alcance dos eletrodos, podendo ser afetado por propriedades musculares, anatômicas e fisiológicas, assim como pelo controle do sistema nervoso periférico e pela própria instrumentação utilizada na aquisição dos sinais.Basmajian, J. V. e C. J. De Luca. Muscles alive: their functions revealed by electromyography: Williams & Wilkins. 1985 Existem duas formas principais de aquisição do sinal de EMG: aquisição de superfície e de profundidade. Cada uma destas formas de aquisição utilizam padrões específicos de eletrodos para detectar os sinais desejados.Paoletti, Michele; Belli, Alberto; Palma, Lorenzo; Vallasciani, Massimo; Pierleoni, Paola (June 2020). "A Wireless Body Sensor Network for Clinical Assessment of the Flexion-Relaxation Phenomenon". Electronics. 9 (6): 1044. doi:10.3390/electronics9061044. ISSN 2079-9292
Técnica O EMG é realizado utilizando um aparelho denominado eletromiógrafo, que é um sistema eletrônico de amplificação de condicionamento de sinais acoplado a um conjunto de eletrodos, para conseguir captar, isolar e amplificar o sinal elétrico muscular desejado. Os eletromiógrafos são capazes de apresentar visualmente a atividade elétrica do músculo sob avaliação, podendo também gerar sons para indicar a atividade elétrica medida.Mills, K. R., THE BASICS OF ELECTROMYOGRAPHY, Journal of Neurology, Neurosurgery & Psychiatry v.76, n.2, June 2005, p.32-35.
O Sinal Eletromiográfico miniaturadaimagem|312x312px|Registro da atividade processada da parte espinal do músculo deltóide (m. deltoideus, pars espinalis) durante o movimento repetido periódico do membro superior. A atividade muscular é medida usando eletromiografia de superfície (sEMG). No eixo horizontal está o tempo em segundos [s], no eixo vertical está a atividade muscular em milivolts [mV]. O sinal elétrico sendo captado pelos eletrodos do eletromiógrafo é a representação dos somatórios dos potenciais de ação que passam pelas Unidades Motoras do sistema muscular esquelético. Esta unidade motora é definida como o neurônio motor e todas as fibras musculares que ele enerva através da junção neuromuscular. Uma vez que o neurônio motor é estimulado e transmite o seu potencial de ação através da junção neuromuscular, este mesmo potencial é transmitido através de todas as fibras musculares que ele enerva, levando ao processo de contração muscularGonçalves, C. A. Contração em Músculo Esquelético (livro eletrônico). ISSUU E-Books, 30 páginas, 2012. <http://issuu.com/carlosgoncalves53/docs/contracao_muscular/3>. A soma destes potenciais, e subsequente atividade elétrica é conhecida como o Potencial de Ação da Unidade Motora, ou MUAP. A atividade eletrofisiológica de diversas unidades motoras é o que gera o sinal avaliado pelo EMG.Behm, D.G., Whittle, J., Button, D., & Power, K. (2002). Intermuscle differences in activation. Muscle and Nerve. 25(2); 236-243. O somatório dos MUAPs sobrepostos sendo disparados por sessões específicas de segmentos do sistema muscular esquelético gera uma frente de propagação, e esta frente gera um campo elétrico que pode ser percebido em qualquer ponto do espaço. Dependendo de onde este campo é capturado pelos pelos eletrodos, os próprios servirão como filtros de passa-baixa, permitindo assim a avaliação deste sinal para análise.ALMEIDA, T., A.Decomposição de Sinais Eletromiográficos de Superfície Misturados Linearmente Utilizando Análise de Componentes Independentes.Tese (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação, Universidade Estadual de Campinas. Campinas. 2012.
Configurações do EMG Para se obter o sinal elétrico desejado é necessário utilizar eletrodos com características metálicas, já que devido a suas ótimas condutâncias ele serão sensíveis à mudanças de fluxo de elétrons frente a diferenças de potenciaisOverview of Electrochemistry. (2019, June 5). https://chem.libretexts.org/@go/page/70709, possibilitando então a mensuração de correntes elétricas que ocorrem na região desejada. O posicionamento adequado dos eletrodos é fundamental para o registro do EMG
No EMG de profundidade, ou invasivo, requer a inserção de agulhas no ventre muscular (intramuscular), permitindo a captação do sinal advindo de um grupo restrito de unidades motoras. O EMG Intramuscular pode ser apresentado por algumas configurações diferentes de seus eletrodos de captação. A configuração mais utilizada, e também mais simples, é a Monopolar, onde somente uma agulha é inserida na região intramuscular, com um outro eletrodo de superfície servindo como referência. Outra possibilidade nesta configuração é o uso de duas agulhas inseridas no músculo, uma para registro e a outra para referência.Yang Liu, ; Yong Ning, ; Jinbao He, ; Sheng Li, ; Ping Zhou, ; Yingchun Zhang, (2014). [IEEE 2014 36th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society (EMBC) - Chicago, IL (2014.8.26-2014.8.30)] 2014 36th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society - Internal muscle activity imaging from multi-channel surface EMG recordings: A validation study. , (), 3559–3561. doi:10.1109/embc.2014.6944391 Um outro tipo de configuração utilizada é a configuração Bipolar, também chamada de configuração Concêntrica, onde um único e fino eletrodo é inserido em uma agulha hipodérmica contendo um material isolante, fazendo com que a própria sessão exposta da agulha sirva como o eletrodo de referência.Memberg, William D.; Stage, Thomas G.; Kirsch, Robert F. (2014). A Fully Implanted Intramuscular Bipolar Myoelectric Signal Recording Electrode. Neuromodulation: Technology at the Neural Interface, 17(8), 794–799. doi:10.1111/ner.12165
A segunda forma, com eletrodos de superfície, é mais utilizada por ser indolor e não-invasiva. Ela implica na fixação de eletrodos sobre a pele na região correspondente ao ventre muscular. Neste método, comumente um par de eletrodos são utilizados com o intuito de reduzir os ruídos de origem comum no sinal adquiridoChapman, A. R., B. Vicenzino, et al. Is running less skilled in triathletes than runners matched for running training history? Medicine and Science in Sports and Exercise, v.40, n.3, p.557-565. 2008.. Um outro modo de posicionamento de superfície envolve a fixação de uma matriz, ou malha, de eletrodos sobre a pele (também chamado de EMG multicanal ou de alta-densidade). Esta configuração permite a captação de uma maior área do ventre muscular, possibilitando a avaliação de alterações locais quanto à origem e deslocamento dos potenciais de ação.Merletti, R., A. Botter, et al. Technology and instrumentation for detection and conditioning of the surface electromyographic signal: state of the art. Clinical Biomechanics, v.24, n.2, Feb, p.122-34. 2009. Mesmo assim, é importante mencionar que devido a esta maior área de captação, existe uma menor seletividade espacial, já que vários dos MUAPs capturados são sobrepostos.
Uma aplicação importante do EMG multicanal é a possibilidade de estimativa da velocidade de condução dos potenciais de ação, a qual possui aplicações para o estudo do estado de fadiga do músculo.Macdonald, J. H., D. Farina, et al. Response of electromyographic variables during incremental and fatiguing cycling. Medicine and Science in Sports and Exercise, v.40, n.2, p.335-344. 2008. Isso se dá pelo fato desta técnica utilizar um grande número de eletrodos em um só medidor, possibilitando o cálculo da velocidade de propagação da corrente elétrica ao avaliar a velocidade da propagação pelo eletrodo.Zwarts MJ, Stegeman DF. Multichannel surface EMG: basic aspects and clinical utility. Muscle Nerve. 2003 Jul;28(1):1-17. doi: 10.1002/mus.10358. PMID: 12811768.
Processamento Como a maioria dos sinais elétricos adquiridos de sistemas biológicos, diversos tipos de processamentos são necessários para se poder inferir qualquer informação dos dados coletados. Devido à característica intrínseca da somatória dos potenciais de ação disparados pelo sistema muscular esquelético, o sinal adquirido deverá passar por diversos filtros e técnicas matemáticas antes de qualquer análise. Na maioria dos sistemas de EMG, o sistema computacional acoplado ao equipamento irá realizar estas modificações automaticamente, facilitando a interpretação dos dados.
Os sinais gerados pelo EMG pode ser decomposto de volta para os seus MUAPs sobrepostos de origem, e já que os MUAPs gerados por diferentes unidades motoras tendem a ter formatos diferenciados. Assim, informações sobre a capacidade de diferentes fibras musculares podem ser inferidas por esta decomposição, o que pode ser valioso para análises futuras.Zhou P, Rymer WZ. MUAP number estimates in surface EMG: template-matching methods and their performance boundaries. Ann Biomed Eng. 2004 Jul;32(7):1007-15. doi: 10.1023/b:abme.0000032463.26331.b3. PMID: 15298438. Mas é importante comentar que este tipo de decomposição não é algo trivial, e diversos tipos diferentes de técnicas já foram propostas.
A tradução do sinal bruto de um EMG para um sinal com uma polaridade única é denominado de Retificação. Este novo sinal, que geralmente tem uma polaridade positiva, tem como objetivo assegurar que o sinal final não tenha média zero, já que o sinal do EMG bruto terá componentes tanto positivos quanto negativos devido às características explicadas na Teoria do Cabo. Existem dois tipos de retificações mais utilizadas: retificação de onda-completa e retificação de meia-onda. Na retificação de onda-completa se é adicionado os valores absolutos do sinal abaixo da linha de base com os valores acima da mesma linha, gerando um sinal que sempre será positivo. A retificação de meia-onda simplesmente descarta a porção do sinal do EMG que está debaixo da linha de base, impedindo assim uma média de zero em análises estatísticas.Raez, M.B.I.; Hussain, M.S.; Mohd-Yasin, F. (Mar 23, 2006). "Techniques of EMG signal analysis: detection, processing, classification and applications". Biol. Proced. Online. 8 (8): 11–35. doi:10.1251/bpo115. PMC 1455479. PMID 16799694 miniaturadaimagem|303x303px|Aquisição de EMG, parte inferior esquerda é o sinal bruto, parte inferior direita é o sinal retificado.