Emg

this presentation contents the basic infromation about the concepts of EMG..

1. electromyography (emg)
Presenter: Sana Rai  (MPT 1
st
 Year) 
Guide: Dr. Suvarna Ganvir (PhD)
Department of Neurophysiotherapy
D.V.V.P.F’s College of Physiotherapy, Ahmednagar

2. Objectives 
•Introduction
•Concepts of EMG
•Different types of electrodes. 
•Clinical EMG.
1.Normal potential
2.Abnormal potential.
•EMG findings in different conditions.
•Clinical implication.
•Summary 
•Reference 

3. Introduction 
•Electromyography tests the integrity of the entire motor 
system, which consists of upper and lower motor 
neurons, the neuromuscular junction, and muscle.
•Electromyography (EMG) is used to evaluate the scope 
of neuromuscular disease or trauma, and kinesiological 
electromyography is used to study muscle function.

4. •As the examination procedure, clinical EMG involves the 
detection and recording of electrical potentials from skeletal 
muscles fibers.
•Electromyographer must first learn physiologic mechanisms of 
normal muscle contraction to understand the various 
abnormalities that characterize disorders of the motor system.
•Multiple factors affect the outcome of recordings. 
1.age of patients.
2.the particular properties of the muscle under study.
3.the electrical specifications of the needle electrodes and 
recording apparatus.

5. Concepts of Electromyography 
•EMG is the recording of the electrical activity 
of muscles and in essence, the study of motor 
unit activity.
•The single axon conducts an impulse to all its 
muscle fibers, causing them to depolarize at 
relatively the same time.

7. •This depolarization produces electrical activity that is 
manifested as a motor unit action potential (MUAP) and 
recorded and displayed graphically as the EMG signal. 
•Instrumentation for recording EMG potentials requires a 
3phase system:
1.An input phase: electrode       electrical potentials from 
contracting muscles.
2.Processor phase: small electrical signal is amplified.
3.Output phase: electrical signal          visual/ audible  signal

8. Instrumentation and Signal 
Characteristics
ØDetecting the EMG signals: Electrodes
•An electrode is a transducer ; a device for converting one 
form of energy into another.
•Types of electrodes:
1.Surface electrodes.
2.Fine wire indwelling electrodes.
3.Needle electrode.
4.Ground electrode.

9. •Surface Electrode are used frequently when 
performing a NCV test and in some kinesological 
investigation. 
•They are generally considered adequate for 
monitoring large superficial muscle or muscle group.
•The simplest surface EMG electrode is a small metal 
disc, commonly made of silver/ silver chloride, which 
is typically 3 to 5 mm in diameter.

14. •Fine Wire Indwelling Electrode were introduced in 
the early 1960 for kinesiological study of small and 
deep muscle.
•Fine wire electrodes are necessary for monitoring 
activity from deep muscles, such as the soleus, or 
small or narrow muscle , such as the fingers flexors.
•They mat not be as useful for large muscles because 
they sample motor unit activity form such a small 
area of the muscle.

15. •They are inappropriate for use in clinical EMG 
because the examiner has either good control over 
placement of the electrode, nor the ability to move the 
electrode within the muscle once it is placed.
•Ultrasound imaging has recently been used with great 
success in helping to guide the placement of fine wire 
electrodes in deeply situation muscles, such as the 
iliopsoas.

17. •A Needle Electrode is required for clinical EMG, so 
that single motor unit potentials can be recorded from 
difference parts of a muscle.
•The 1
st
 studies of motor unit activity were done in 
1929 by Adrian and Bronk who used a concentric 
needle electrode.
•The bare tip of the platinum wire is considered to be 
the active electrode and the cannula acts as the 
reference electrode.

19. •Another commonly used approach for clinical EMG 
involves the use of a Monopolar Needle Electrode, 
which is composed of a single fine needle, insulated 
except at the tip.
•These electrodes are less painful than concentric 
electrodes because they are smaller in diameter.
•Monopolar configurations record much larger 
potentials than bipolar.

21. •In addition to a recording electrode (either surface or 
needle), a ground electrode must be applied to provide a 
mechanism for canceling out the interference effect of 
external electrical noise such as that caused by 
fluorescent lights, broadcasting facilities, elevators and 
other electrical apparatus.
•The Ground Electrode is a surface electrode that is 
attached to the skin near the recording electrodes, but 
usually not over muscle.

22. Clinical EMG 
•The EMG Examination: testing usually involves 
observation of muscle action potentials form several 
muscles in different stages of muscle contraction.
•The EMG signals is only part of a complete 
examination, however which will include a thorough 
understanding of the patients history and clinical 
findings.

23. •Insertional Activity: initially, the patient is asked to 
relax the muscle to be examined during insertion of the 
needle electrode.
•At this time, a spontaneous burst of potentials is 
observed, which is possibly caused by the needle 
breaking through muscle fiber membranes.
•This is called insertional activity and normally lasts less 
than 300msec.
•Insertional activity can be describe as normal, reduced, 
absent, increased, or prolonged.

25. •The Muscle At Rest: following cessation of insertional 
activity, a normal relaxed muscle will exhibit electrical 
silence, which is the absence of electrical potentials.
•It is often difficult for the patient to relax sufficiently to 
observe complete electrical silence.
•However, the potential seen will be distinct motor unit 
potential, whereas spontaneous potential can be 
differentiated by their distinct characteristics related to 
amplitude, shape, frequency, waveform and sound.

26. •Normal Motor Unit Action Potential: after observing 
the muscle at rest, the patient is asked to contract the 
muscle minimally.
•This weak voluntary effort should cause individual 
motor unit to fire.
•These motor unit potential are examined with respect 
to amplitude, duration, shape, sound, and frequency.

29. Abnormal potential
•Spontaneous Activity: a normal muscle at rest exhibits 
electrical silence, any activity seen during the relaxed 
state can be considered abnormal.
•Such activity is termed as spontaneous because it is not 
produced by voluntary muscle contraction.

30. •4 types of spontaneous potentials have been 
identified:
1.Fibrillation potential.
2.Positive sharp waves.
3.Fasciculation potential.
4.Repetitive discharge.

32. Positive Sharp Waves Myotonic And Complex
Repetitive Discharge
It is observed in denervated muscle 
at rest 
lesion of the anterior horn cell and 
peripheral nerves , and with 
myopathies.
Biphasic waves . Regular and repetitive waveform.
Amplitude:  50µV to 2mV
Frequency: 2 to 100 per sec
Duration: 100 msec
Amplitude: : 50µV to 1mV
Frequency: 50 to 100 per sec
Duration: 100 msec 
Muscle dystrophy and polymyositis. Myotonic dystrophy as well as 
other myopathies

35. Different conditions 
•Amyotrophic lateral sclerosis: It is  motor neuron disease (MND), 
is a specific disease which cause death of the neurons controlling 
voluntary muscle.
•Muscle dystrophy: It  is a group of muscle diseases that results in 
increasing weakening and breakdown of skeletal muscles over 
time.

36. Electrodiagnosis in Amyotrophic Lateral Sclerosis
Nanette C Joyce, D.O., M.A.S.
1
 and Gregory T Carter, M.D., M.S.
PM R. 2013 May; 5(5 0): S89–S95.
For the evaluation of LMN findings in ALS, the clinical and electrophysiological 
abnormalities have equal diagnostic significance in any given body region.
However, two EMG features are required for confirmation of neurogenic change 
consistent with a diagnosis of ALS:
1.             Evidence of chronic neurogenic change.
2.             Evidence of acute denervation.
To support a diagnosis of ALS, the needle electrode examination should reveal 
decreased motor unit recruitment with rapid firing of a reduced number of motor 
units, and/or large amplitude, long duration  MUP  with or without evidence of 
remodeling (increased number of phases) in combination with abnormal 
spontaneous activity including positive sharp waves (PSWs), fibrillations, and/or 
fasciculation potentials (FP). 

38. Electrophysiology of Myopathy Approach to the Patient With
Myopathy in the EMG Laboratory
Nithi S. Anand and David Chad
• An increase in insertional activity is the first EMG clue to the presence of 
abnormal spontaneous potentials in the muscle.
• The four abnormal spontaneous potentials to look for in a patient with myopathy 
comprise: fibrillation potentials, positive sharp waves (PSWs), myotonic 
potentials, and complex repetitive discharges (CRDs).
• Fibrillation potentials are the most common abnormal insertional/spontaneous 
activity observed in myopathies. 
•They seem to arise spontaneously from either a single muscle fiber or a few 
muscle fibers and are not associated with visible contractions. They are biphasic 
or triphasic waves with an initial positive deflection. They are usually 1 to 2 ms in 
duration and less than 100 µV in amplitude.

40. Clinical Implication 
Assessment of Low Back Muscle by Surface EMG
Adalgiso Coscrato Cardozo and Mauro Gonçalves
•Introduction : Surface electromyography (EMG) is wide used to 
analyze back muscle activity.
• This tool is a non-invasive technique that allows the evaluation of 
muscle activity.
•The aim of the chapter is to provide a global understand of EMG 
parameters used to access low back muscle.

41. •Low back muscle fatigue during isometric contractions: Dolan 
et al. (1995) developed an alternative protocol called “Frequency 
Banding. 
•In their study thirty-five health volunteers pulled upward with 
constant force on a handlebar attached to the floor while the EMG 
signal from the erector spinae was recorded at the levels T10 and 
L3. 
•The power spectra were divided into 10 frequency bands between 
5Hz and 300Hz.

42. •Conclusion: EMG techniques and its application to 
the assessment of low back muscle.
• It was shown that the surface EMG has a good 
reliability in its parameters, and is a good tool to 
access muscle fatigue.

43. The clinical significance of electromyography normalisation
techniques in subjects with anterior cruciate ligament injury
during treadmill walking.
Benoit DL
1
, Lamontagne M, Cerulli G, Liti A.
Gait Posture.2003 Oct; 18(2):56-63.
Abstract:
• This study investigated the clinical interpretation of three electromyographic 
(EMG) normalisation techniques to detect neuromuscular alterations in 
patients diagnosed with anterior cruciate ligament knee injury during treadmill 
walking. 
• The EMG signal was normalised using the mean value during the gait cycles 
(MEA), the maximum value during the gait cycles (MAX), and a maximum 
voluntary isometric contraction (MVC) test in 16 male and female subjects.

44. • The MAX method detected an increase in total muscle activity in 
the injured limb rectus femoris (11.6%; P=0.02) while the MVC 
method detected decreased injured limb gastrocnemius medialis 
(GM) overall muscle activity (34.4%; P=0.02). The MAX method 
identified decreased GM activity in three portions of the gait cycle.
• This study indicates the importance of choosing the appropriate 
normalisation technique since its choice will change outcome 
measures and subsequent clinical interpretation.

45. The Effects of Upper-Limb Training Assisted with an
Electromyography-Driven Neuromuscular Electrical
Stimulation Robotic Hand on Chronic Stroke
Chingyi Nam,
1
 Wei Rong,
1
 Waiming Li,
1
 Yunong Xie,
1
 Xiaoling 
Hu,
1,*
 and Yongping Zheng
1
Background:
Impaired hand dexterity is a major disability of the upper limb after stroke. An 
electromyography (EMG)-driven neuromuscular electrical stimulation (NMES) 
robotic hand was designed previously, whereas its rehabilitation effects were not 
investigated.
Method:
A clinical trial with single-group design was conducted on chronic stroke 
participants (n = 15) who received 20 sessions of EMG-driven NMES-robotic 
hand-assisted upper-limb training. 

46. The training effects were evaluated by pre training, post training, and 3-month 
follow-up assessments with the clinical scores of the Fugl-Meyer Assessment 
(FMA), the Action Research Arm Test (ARAT), the Wolf Motor Function Test, the 
Motor Functional Independence Measure, and the Modified Ashworth Scale 
(MAS). Improvements in the muscle coordination across the sessions were 
investigated by EMG parameters, including EMG activation level and Co-
contraction Indexes (CIs) of the target muscles in the upper limb.
Conclusion:
The upper-limb training integrated with the assistance from the EMG-driven 
NMES-robotic hand is effective for the improvements of the voluntary motor 
functions and the muscle coordination in the proximal and distal joints. 
Furthermore, the motor improvement after the training could be maintained till 
3 months later.

48. Summary
•Introduction
•Concepts of EMG
•Instrumentation and signal characteristics.
1.Different types of electrodes. 
2.EMG examination.
3.Normal potential.
4.Abnormal potential.
•Different conditions 
•Clinical implication.

49. References
1.Physical Rehabilitation 5
th
 Edition. By: Susan B.O’sullivan. 
Thomas J. Schmitz.
2.  Electrodiagnosis in Diseases of Nerve And Muscle: Principles 
and Practice. By: Jun Kimura
3.Electrodiagnosis in Amyotrophic Lateral Sclerosis, Nanette C 
Joyce et al, PM R. 2013 May; 5(5 0): S89–S95.
4.Electrophysiology of Myopathy Approach to the Patient With 
Myopathy in the EMG Laboratory , Nithi S. Anand et al.

50. 5. The clinical significance of electromyography normalisation 
techniques in subjects with anterior cruciate ligament injury 
during treadmill walking. Benoit dl et al. Gait posture. 2003 oct; 
18(2):56-63.
6. The effects of upper-limb training assisted with an  neuromuscular 
electrical stimulation robotic hand on chronic stroke. Chingyi 
Nam et al. 
7. Applications of EMG in clinical and sports medicine : Edited by 
Catriona Steele.

51. thank
you