procjena umora mišića tijekom dinamičkih kontrakcija
Post on 19-Mar-2016
54 Views
Preview:
DESCRIPTION
TRANSCRIPT
Procjena umora mišića tijekom dinamičkih kontrakcija
Zamor mišića
• Umor mišića prate različiti fiziološki mehanizmim• Manja brzina provođenja nekih ili svih akcijskih potencijala• Sporije motoričke jedinice ostaju aktivne dok se one brže
isključuju• Motoričke jedinice počinju okidati sinkrono
• Procjena umora:• Makroskopski – smanjenje mogućnosti izvršavanja rada• Kemijska analiza – određivanje konc. laktata u mišiću• Analiza EMG signala: fiziološke promjene odražavaju se na
svojstva mioelektričkih signala (npr. smanjenje brzine provodljivosti mišićnog vlakna)
Analiza EMG signala
• Vremenska, frekvencijska, vremensko-frekvencijska analiza• ‘Sirovi’ EMG predstavlja korisnu informaciju u praktički
beskorisnom obliku• Takvi EMG signali ne mogu se kvantitativno međusobno
uspoređivati• Svojstva EMG signala
• Amplituda: 0-6 mV• Frekvencija 10-500 Hz fs=1000Hz
Procjena zamora na temelju EMG-a
• Zamor – određen trenutkom kada se kontrakcija više ne može održati
• Zamor je određen pomakom u spektru signala prema nižim frekvencijama
• Frekvencijska analiza, statistički pokazatelji• Srednja frekvencija – mjera zamora mišića• Frekvencija mediana – frekvencija koja dijeli spektar gustoće
snage na dva područja jednakih snaga; bolja za određivanje umora mišića
• Manje osjetljiva na šum• Manje osjetljiva na aliasing• Bolje odražava biokemijske i fiziološke učinke u mišiću tijekom
kontrakcija
Analiza temeljena na spektrogramu
• Gustoća spektra snage za kontinuirane signale beskonačnog trajanja
• Mioelektrički signali su konačnog trajanja i analiziraju se po segmentima
• Problemi pri procjeni spektra snage na temelju odsječka signala izdvojenog vremenskim otvorom:• Frekvencijsko rasipanje (eng. leakage) – posljedica korištenja
vremenskog otvora, ovisi o njegovom obliku• Rezolucija spektra signala – ovisi o svojstvima vremenskog
otvora• Raspršenje (disperzija) – posljedica stohastičke prirode EMG
signala
2*( ) ( ) ( ) ( )P X X X
Analiza temeljena na spektrogramu
• Neka je V(ω) Fourierove transformacija odsječka X[n] izdvojenog vremenskim otvorom w[n] širine L uzoraka:
• Procjena spektra snage (periodogram):
• Veća širina vremenskog otvora rezultira boljom rezolucijom spektra, ali većim raspršenjem
• Smanjenje raspršenja periodograma – usrednjavanjem modificiranih periodograma
1
0
( )L
j n
nV w n x n e
21
2
0
1 1( ) ( ) ,L
nI V U w n
LU L
Analiza temeljena na spektrogramu
• Welchova metoda smanjenja raspršenja periodograma• Signal x[n] duljine Q podijeli se na odsječke duljine L uzoraka.
Svaki se odsječak pomnoži sa funkcijom vremenskog otvora w[n] širine L uzoraka:• Xr[n]=x[rR+n]w[n], 0nL-1, R L
• Periodogram r-tog segmenta:
• Usrednjavanjem izračunatih periodograma dobiva se konačni rezultat, usrednjeni modificirani periodogram
21
0
1( )L
j nr r
nI x n e
LU
1
0
1( ) ( )K
r rn
I IK
Analiza temeljena na spektrogramu
• Spektrogram S[n,k] odsječka signala x[n] računa se prema izrazu
• Umjesto izračuna sprektrograma u svakoj točki signala koristi se pomak vremenskog otvora za korak veličine R, pa se spektrogram odsječka računa prema
• Uz simetričan vremenski otvor:
• Pojedini periodogram pridružuje se trenutku rR koji odgovara sredini vremenskog otvora
21
(2 / )
0
1, , ,0 1L
j N km
m
S n k x n m w m e n k NLU
21
(2 / )
0
1, , ,0 1L
j N km
mS rR k x rR m w m e n k N
LU
2( 1) / 2
(2 / )
( 1) / 2
1, , ,0 1L
j N km
m LS rR k x rR m w m e n k N
LU
Frekvencija medijana periodograma
• U određenom vremenskom “trenutku” rR frekvencija medijana računa se prema izrazu:
• Gdje je Δf razmak između pojedinih linija u periodogramu
• Točnost računanja frekvencije medijana ograničena je s Δf
1
0 0
1, , , *2
mk N
med mk kS rR k S rR k f rR f k
sffN
Frekvencija medijana spektrograma
• Za sve vremenske trenutke u kojima je izračunat spektrogram, odnosno periodogrami, računa se frekvenija medijana periodograma
• Krivulja promjene frekvencije medijana “izglađuje” se pomičnim usrednjavanjem:
• LMA – broj uzoraka za koje se provodi usrednjavanje• Ukupan broj uzoraka usrednjene frekvencije medijana manji je
od broj uzoraka analiziranog signala za korak vremensko frekvencijske analize
1
0
1 MAL
medMA medkMA
f rR f rR kL
Postupak mjerenja
Rezultati mjerenja
Postupak
• Određivanje trenutaka koji odvajaju pojedine kontrakcije• Vremensko-frekvencijska analiza EMG signala (spektrogram)
• Računanje spektrograma Hammingovim vremenski otvor duljine L.• Pomak otvora za R i ponavljanje postupka do kraja signala• Rezultat je matrica sa nfrek redaka i ntren stupaca
• Računanje medijana frekvencije za svaki od ntren stupaca• Nalaženje maksimuma mediana za svaku kontrakciju• Računanje regresijskog pravca i koeficijenta smjera pravca
Rezultati
• Dobiveni koeficijenti pravaca regresije su pokazatelji zamora mišića. Što se mišić brže umara, brže opada i median frekvencije, pa je i pravac regresije strmiji.
• Dobivene su sljedeće vrijednosti koeficijenata smjera:• k(RF)= -23.1746 Hz/min • k(VL)= -16.4180 Hz/min• k(VM)= -16.9018 Hz/min
• Mišić r. femoris je primarni agonist u pokretu. Također, građen je od brzih mišićnih vlakana (koje se brže umaraju) u većoj mjeri nego ostala dva mišića. To je u skladu sa dobivenim rezultatima, odnosno gotovo 50% većim iznosom koeficijenta smjera za r. femoris
top related