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

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

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], 0nL-1, R L Periodogram r-tog segmenta: Usrednjavanjem izračunatih periodograma dobiva se konačni rezultat, usrednjeni modificirani periodogram

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

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

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

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