ЭМГ в цикле шага

Материал из BrainstormWiki
Перейти к: навигация, поиск
Simplegaitemg.png

Электромиография не может различать концентрические, изометрические и эксцентрические сокращения мышц. Более того, взаимосвязь с ЭМГ с силой сокращения мышцы тоже отнюдь не проста. Три метода ЭМГ:

  • поверхностные электроды (характерны значительной утечкой)
  • Fine wire — внутримышечные электроды. Снимают очень небольшой фрагмент мышцы, и довольно болезненны — хотя случаи записи на ходьбе есть. Незаменимы для глубоких мышц
  • Подкожный электрод

Связь ЭМГ сигнала с силой сокращения мышцы впервые предпринята Inman (по Kleissen et al) - метод часто называют "интеграцией ЭМГ". Разного рода методы такой интеграции позволяют связать _изометрическое_ усилие мышцы с ЭМГ сигналом, но концентрические и эксцентрические — увы, нет.

Тем не менее, чаще всего применяется именно схема Инмана - по его описанию, двухполупериодный выпрямитель с фильтром низких частот — довольно "похож" на график усилия мышц. Его обычно и изображают, как на картинке справа.

ЭМГ в цикле шага не стереотипна даже у одного человека

Rosati et al Fig 1
Rosati et al Fig 2

Даже простейший метод интерпретации ЭМГ сигнала сталкивается с проблемой нестереотипной работы мышц. На картинке справа показана работа передней большеберцовой мышцы в трех последовательных циклах шага. Для простоты анализа к ЭМГ диаграммам применен самый простой метод обоработки - on/off, включена/выключена. Рамкой обведены все моменты, когда ЭМГ выше фонового шума. Легко видеть, что они совершенно не совпадают. Каждый реальный шаг индивидуален по своей схеме работы мышц.

Усреднение

Если проделать процедуру определения моментов включения большеберцовой мышцы на протяжении многих последовательных шагов, стандартизовать время каждого шага по моментам касания ноги, то получится нечто похожее на верхнюю часть картинки справа (before clusterization). Легко видеть, насколько нестереотипна ее работа.

С другой стороны, не менее легко видеть, что в принципе, сильным усреднением их этой схемы вполне можно получить "классическую" схему активации Tibialis anterior, показанной на картинке в начале статьи

Кластеризация работы мышц

Однако можно сделать и чуть более осмысленное усреднение. В работе Rosati и коллег сделана попытка выделить кластеры — разные схемы включения передней большеберцовой. Они отсортировали (нижняя часть картинки) шаги так, чтобы одинаковые по схеме включения шаги оказались рядом. У них довольно уверенно получилось три крупных схемы включения (кластера)

Литература