Možnosti vyhodnocení polyemg signálu pro vědecko-výzkumné účely

Podobné dokumenty
Přílohy. Seznam příloh: Příloha 1: Žádost o vyjádření etické komise UK FTVS. Příloha 2: Návrh informovaného souhlasu

Příloha 1: Žádost schválená Etickou komisí UK FTVS. Příloha 6: Souhrn informací o probandech z anamnestických dotazníků

7. Analýza pohybu a stupňů volnosti robotické paže

ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE

Seznam příloh. Příloha č. 1 Souhlas Etické komise UK FTVS. Příloha č. 2 Vzor informovaného souhlasu. Příloha č. 3 Seznam použitých zkratek

4. PŘEDNÁŠKA 15. března 2018

Harmonizace metod vyhodnocení naměřených dat při zkratových zkouškách

Merkur perfekt Challenge Studijní materiály

Semestrální projekt. Vyhodnocení přesnosti sebelokalizace VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií

Stanovení korozní rychlosti elektrochemickými polarizačními metodami

Analytické znaky laboratorní metody Interní kontrola kvality Externí kontrola kvality

Laboratorní úloha č.4: Elektromyogram

Příloha 2. Informovaný souhlas účastníka výzkumu

KOAKTIVACE SVALSTVA RAMENNÍHO PLETENCE V OPRNÉ FUNKCI. Tomsová J., Walachová B.

Zápočtová práce STATISTIKA I

Postup řešení a průběžné výsledky úkolu: Posuzování pracovní zátěže u onemocnění bederní páteře

Aproximace a vyhlazování křivek

MUDr. Jozef Jakabčin, Ph.D.

Laboratorní úloha č. 8: Elektroencefalogram

DETEKCE ÚNAVY Z ELEKTROMYOGRAMU

fluktuace jak dob trvání po sobě jdoucích srdečních cyklů, tak hodnot Heart Rate Variability) je jev, který

Numerické řešení proudění stupněm experimentální vzduchové turbíny a budících sil na lopatky

3.5 Ověření frekvenční závislosti kapacitance a induktance

diogram III. II. Úvod: Elektrokardiografie elektrod) potenciálu mezi danou a svorkou Amplituda [mv] < 0,25 0,8 1,2 < 0,5 Elektrická

Merkur perfekt Challenge Studijní materiály

Anotace. Klíčová slova. 1. Úvod

Popis funkcí tlačítek jednotlivých modulů programu OGAMA

1 Zpracování a analýza tlakové vlny

Ing. Radovan Nečas Mgr. Miroslav Hroza

Katedra biomedicínské techniky

Laboratorní úloha č. 8: Polykardiografie

STATISTICKÉ CHARAKTERISTIKY

Problém identifikace kontrakční strategie svalu Fázový posun jako identifikátor šíření akčního potenciálu svalu

Neuromuskulární jitter v diagnostice okulární myastenie gravis

Příloha č. 5 k nařízení vlády č. 361/2007 Sb. (Zapracovaná změna provedená NV č. 68/2010 Sb. a změna č. 93/2012 Sb.)

ZKUŠEBNÍ PROTOKOLY. B1M15PPE / část elektrické stroje cvičení 1

3a. Elektromyografie. Sestava ke snímání polyelektromyogramu svalů předloktí

Operační zesilovač, jeho vlastnosti a využití:

Čas (s) Model časového průběhu sorpce vyplývá z 2. Fickova zákona a je popsán následující rovnicí

Číselné charakteristiky a jejich výpočet

Základy navrhování průmyslových experimentů DOE

Charakteristiky kategoriálních veličin. Absolutní četnosti (FREQUENCY)

Měření modulů pružnosti G a E z periody kmitů pružiny

Energetický výdej Jednotky Muži Ženy Sm nový pr m rný MJ 6,8 4,5 Sm nový p ípustný MJ 8 5,4 Ro ní MJ Minutový p ípustný kj.min -1.

Postup řešení úkolu: VII. ročník Kongresu nemocí z povolání

Metody technické diagnostiky teorie a praxe Jan Blata Janusz Juraszek. VŠB Technická univerzita Ostrava

7. Elektromyografie - EMG.

Snímání biologických signálů. A6M31LET Lékařská technika Zdeněk Horčík Katedra teorie obvodů

Analýza dat na PC I.

KALIBRACE. Definice kalibrace: mezinárodní metrologický slovník (VIM 3)

Teorie úlohy: Operační zesilovač je elektronický obvod, který se využívá v měřící, výpočetní a regulační technice. Má napěťové zesílení alespoň A u

Vliv přístroje SOMAVEDIC Medic na poruchy magnetických polí

(motto: An unsophisticated forecaster uses statistics as a drunken man uses lamp-posts - for support rather than for illumination.

sympatický kožní reflex - lze použít t v praxi? rová,, Martin Bareš Brno

Delegace naleznou v příloze dokument D040155/01 - Annex 1 - Part 2/3.

Aplikovaná statistika pro učitele a žáky v hodinách zeměpisu aneb jak využít MS Excel v praxi. Geografický seminář 30. března 2011 Pavel Bednář

Světlo jako elektromagnetické záření

Číselné charakteristiky

Elektrokardiografie. X31ZLE Základy lékařské elektroniky Jan Havlík Katedra teorie obvodů

Chceme určit hodnoty parametrů závislosti p 1,.., p n a to

1. ELEKTROMYOGRAM (EMG)

Název práce: DIAGNOSTIKA KONTAKTNĚ ZATÍŽENÝCH POVRCHŮ S VYUŽITÍM VYBRANÝCH POSTUPŮ ZPRACOVÁNÍ SIGNÁLU AKUSTICKÉ EMISE

OKRUHY MODELOVÝCH SITUACÍ

VZDĚLÁVACÍ PROGRAM CERTIFIKOVANÉHO KURZU

Statistika (KMI/PSTAT)

Dodatek k uživatelském manuálu Adash 4202 Revize MK

Elektronický systém a programové vybavení pro detekci a optimalizaci pulzů kardiostimulátoru

MĚŘENÍ V BIOMECHANICE

8. Sběr a zpracování technologických proměnných

Statistická analýza jednorozměrných dat

Osnova. Idea ASK/FSK/PSK ASK Amplitudové... Strana 1 z 16. Celá obrazovka. Konec Základy radiotechniky

České vysoké učení technické v Praze Fakulta biomedicínského inženýrství

PŘÍLOHY. Příloha č. 1- Informovaný souhlas. Příloha č. 2 - Vyjádření etické komise UK FTVS. Příloha č. 3 - Seznam použitých zkratek

Neuronové časové řady (ANN-TS)

10. PŘEDNÁŠKA 27. dubna 2017 Artefakty v EEG Abnormální EEG abnormality základní aktivity paroxysmální abnormality epileptiformní interiktální

doc. MUDr. Jan Pokorný, DrSc.

České vysoké učení technické v Praze Fakulta biomedicínského inženýrství

Identifikace kontaktní únavy metodou akustické emise na valivých ložiscích Zyková Lucie, VUT v Brně, FSI

Validace sérologických testů výrobcem. Vidia spol. s r.o. Ing. František Konečný IV/2012

Evaluace softballových hodů pomocí povrchové elektromyografie a kinematické analýzy (2D a 3D)

I. Izokinetika, izokinetická dynamometrie, izokinetické přístroje. Izokinetika

CLP ANALYSIS OF MOLECULAR MARKERS DIGITAL IMAGE ANALYSIS OF ELECTROPHOEROGRAMS CZECH VERSION

Hydrologie (cvičení z hydrometrie)

Měření zrychlení volného pádu

Karel Hlava. Klíčová slova: dvanáctipulzní usměrňovač, harmonické primárního proudu, harmonické usměrněného napětí, dělení usměrněného proudu.

Požadavky k opravným zkouškám z matematiky školní rok

TECHNICKÁ UNIVERZITA V LIBERCI SEMESTRÁLNÍ PRÁCE

Jménem celého našeho týmu Vás vítám na naší prezentaci týmového projektu. Petr Kolář, Jan Šír, Kristýna Juchelková, Jakub Vraný

doc. Dr. Ing. Elias TOMEH Elias Tomeh / Snímek 1

Parkinsonova nemoc a možnosti fyzioterapie. As.MUDr.Martina Hoskovcová

Popisná statistika. Komentované řešení pomocí MS Excel

Fraktální analýza prahovaných a neprahovaných signálů (View+HT) HT 1D

Lineární regrese. Komentované řešení pomocí MS Excel

POPISNÁ STATISTIKA Komentované řešení pomocí programu Statistica

Statistická analýza dat podzemních vod. Statistical analysis of ground water data. Vladimír Sosna 1

přesnost (reprodukovatelnost) správnost (skutečná hodnota)? Skutečná hodnota použití různých metod

Kalibrace analytických metod

Porovnání velikosti aktivace m. erector spinae Th/L oblasti při různých typech zvedání břemene pomocí povrchové elektromyografie

MÍRY ZÁVISLOSTI (KORELACE A REGRESE)

Posouzení linearity kalibrační závislosti

Transkript:

Možnosti vyhodnocení polyemg signálu pro vědecko-výzkumné účely Martina Marková 14.5.2013

EMG signál = Záznam elektrické aktivity kosterního svalu snímaný z povrchu těla Sumace akčních potenciálů motorických jednotek a jejich interference (= interferenční vzorec)

Analýza EMG signálu Kvalitativní analýza signálu sval je/není aktivní, méně/více aktivní sval Srovnání v závislosti na velikosti amplitudy, na čase možné vizuálním zhodnocením signálu; vhodné pro klinickou interpretaci

Analýza EMG signálu Kvantitativní analýza signálu analýza číselných parametrů signálu pro další statistické zpracování Amplituda (μv) - míra elektrické aktivity svalu amplitudová analýza Frekvence (Hz) - frekvence pálení motorických jednotek frekvenční analýza

Proces vyhodnocení 1. Vizuální zhodnocení signálu 2. Zpracování signálu 3. Vytvoření markerů 4. Vytvoření reportu 5. Další zpracování v MS Excel Proces zpracování Rektifikace Vyhlazení EKG redukce Amplitudová normalizace 6. Statistické zpracování

Vizuální hodnocení 1. krok před vyhodnocením vizuální zhodnocení kvality záznamu Base line základní linie (klidová aktivita) o maximální velikosti 10-15 µv Artefakty (příklady): EKG artefakty Artefakty pohyb kabelů Síťové rušení (50 Hz) zesilovačů

Vizuální hodnocení Nekalibrovaný signál výchozí signál (base line) nevychází z nulové hodnoty Precizní měření kvalitní EMG záznam kvalitní výstupy

Zpracování signálu Rektifikace; Rectification = Převrácení hodnot signálu do absolutních hodnot nutné pro výpočet parametrů EMG signálu (př. průměrná amplituda) Full wave rectification Surový záznam Rektifikovaný záznam Pozn. half wave rectification (eliminace záporných hodnot signálu)

Zpracování signálu Vyhlazení; Smooting = odstranění vysokofrekvenčních odchylek signálu (vzniklých superpozicí MUAP) - V praxi se používá střední kvadratická hodnota RMS root mean square (posuvné okno [ms]) RMS 0 ms RMS 50 ms RMS 150 ms RMS 300 ms - Pro vědecko-výzkumné účely je nutné zvolit u všech probandů stejnou velikost okna

Zpracování signálu EKG redukce Přítomnost EKG artefaktů na svalech trupu a horních končetin Možnost odstranění funkcí ECG reduction

Zpracování signálu Normalizace = vztažení naměřených parametrů k předem stanovené referenční hodnotě - Poměrové vyjádření o míře aktivity svalu E= EMG / EMG st

Kdy není třeba normalizace a je možné využít surový záznam (raw signal) - Pro analýzu frekvence - Timing - Pro srovnání amplitudy u jednoho jedince v krátkém časovém rozmezí, při stejném uložení elektrod (v rámci jednoho měření) (Porovnání svalu A se svalem A, svalu B se svalem B) Halaki M., Ginn K. Normalization of EMG Signals: To normalize or Not to Normalize and What to Normalize to?

Referenční hodnota Klidová aktivita (pro výpočet Aktivační hodnoty) (Rodová, 2001) Maximální izometrická (popř. koncentrická) kontrakce (MVC; MVIC) Submaximální izometrická kontrakce Sledovaná aktivita před terapií (parametr Mean, Peak) Sledovaná aktivita za standardních podmínek (parametr Mean, Peak) (př. chůze, porovnávána k běhu; chůzi do kopce atd.) Halaki M., Ginn K. Normalization of EMG Signals: To normalize or Not to Normalize and What to Normalize to?

Jaké parametry sleduji? AMPLITUDA = MÍRA SVALOVÉ AKTIVITY Mean průměrná hodnota amplitudy; časté využití Peak nejvyšší hodnota amplitudy; proměnlivý parametr, vhodnější Average Peak calculation (př. průměr z prvních 10 peaků) Area = integrated EMG (IEMG); plocha pod křivkou; sledování dynamické aktivity v závislosti na čase jednotka mv*s/µv*s; časté využití Input - [%] procentuální porovnání k průměrné amplitudě (=100%)

Jaké parametry sleduji? FREKVENCE = MÍRA PÁLENÍ AKČNÍCH POTENCIÁLŮ Fast Fourier Transformation Total Power Spectrum Median Frequency střední hodnota Mean Frequency průměr Total Power plocha pod křivkou Peak Power maximální hodnota spektra Zero Crossing/Zero Turns alternativa frekvence; [Turns per second]

Co chci objektivizovat: efektivitu terapie? trend svalové aktivity v opakované činnosti? trend svalové aktivity v závislosti na změně podmínek? timing? motorické chování režim zapojení (synergie, atd.)? únavu/svalovou výkonnost? Rozvaha před vlastním vyhodnocením Které úseky vyhodnocovat: první, poslední? průměr z několika opakování/pokusů? která fáze pohybu komplexní pohyb/jen určitá část? DeLuca, ABC of EMG

Jasná argumentace na podkladě dosavadních studií, poznatků

Který report použít? Report - zprostředkovává převod zpracovaného/surového signálu do číselné a grafické podoby - umožňuje další výpočty a porovnání - exportuje data do Excelu amplituda Standard Report frekvence Spectrum Report timing Standard Timing Analysis Average Activation Frequency Fatique Report Onset/Offset Trend

Který report použít? Standard Report Sleduje trend aktivity v závislosti na čase (porovnání vybraných sekvencí mezi sebou) např. opakované kontrakce Parametry: Area (plocha pod křivkou, μv*s), Mean Amplitude (průměrná amplituda, μv) + možnost nastavení jiných parametrů Nutná definice vyhodnocovaných sekvencí (marker pro začátek a konec sledované sekvence) Signál vyhlazený, rektifikovaný

Aktivita m. serratus anterior při opakovaném kliku: 13 kliků = 13 period Který report použít? Standard Report Surový záznam Signál rektifikovaný, vyhlazený RMS 150 ms Výsledný report

Který report použít? Average Activation Hodnocení opakovaných pohybů s časovou normalizací (definuje průměr opakovaných pohybů na 100 %, step 1 %) Doporučený počet opakování min. 3 x (optim. 5-7 x) Signál vyhlazený, rektifikovaný Možnost rozdělit pohyb FLX/EXT, ABD/ADD, nádech/výdech, koncentrická/excentrická aktivita Marker začátek, změna pohybu (např. z FLX do EXT), konec

Opakované flexe a extenze kolenního kloubu Signál rektifikovaný, vyhlazený 150ms Žlutá fáze extenze Modrá fáze flexe 8x stejný pohyb, normalizovaný v čase

Který report použít? Frequency Fatigue Analyzuje frekvenci (osa y) v závislosti na čase (osa x) Optimální pro izometrické kontrakce (lze i pro dynamické aktivity) Signál surový, nefiltrovaný, nezpracovaný Vybraný úsek aktivity se stepem ( Steps ; nastavitelné minimum = 0.1 s) pro každý úsek je vypočítán Median, Mean, Zero Crossing závislost těchto hodnot na čase porovnává parametr: Slope regresní koeficient lineární regresní přímky Intercept - hodnota frekvence (v Hz), kde regresní přímka protíná osu y Diference - rozdíl v % mezi průměrem prvních 3 period a průměrem posledních 3 period ve vyhodnocovaném úseku Stejné parametry jsou vypočítány i pro Mean Amplitude (pokles amplitudy při kontrakci s maximálním úsilím, submaximální kontrakce nárůst amplitudy)

Vyhodnocovaný úsek; step 0,5 s

Který report použít? Spectrum report Sleduje výkon svalu (osa y) v závislosti na frekvenci (osa x) Distribuce výkonu pro frekvenční pásma (Frequency Bands) Obecně rozsah frekvence pro sub-maximální kontrakci je 80 120 Hz; s nastupující únavou dochází k posunu k nižším frekvencím Signál surový Parametry: Area [µv 2 *s*hz] - plocha pod křivkou Mean [µv 2 *s] - průměrný výkon Peak [µv 2 *s] - maximální dosažený výkon Peak Frequency [Hz] - frekvence, kdy dosáhne maximálního výkonu

Srovnání výkon/amplituda a frekvenční analýza Srovnání výkonu m. triceps prvních 10 s (červeně) a posledních 10 s (zeleně) výdrže v kliku amplitudy a výkonu frekvence

Který report použít? Onset/Offset Trend Timing analýza Vhodné pro cyklické aktivity (př. chůze, opak. kontrakce), opakované pohyby (př. pohyby silové plošiny reakce na externí stimul; možnosti odvodit conduction velocity ) Ze stanovené prahové aktivity rozdělí signál na subperiody, které srovnává ve statistické tabulce Offset time = čas, kdy je amplituda < prahová hodnota Onset time = čas, kdy je amplituda > prahová hodnota; po dobu minimálně 100 ms (nastavitelné) Stanovení prahové aktivity výchozí nastavení z 3 x SD z klidové aktivity; možnosti jiných nastavení (procento z peaku, fixní hodnota, atd.) Surový nebo rektifikovaný signál; vyhlazený lehce nebo nevyhlazený Vybraný úsek By Markers Vhodné pro: - získání časových parametrů (Onset, Offset), při opak. pokusech stanoví průměr a % vyjádření variability - stanovení Firing order (parametr lze do reportu nastavit) aj.

Který report použít? Onset/Offset Trend Délka úseku, ze kterého spočítám prahovou hodnotu Nastavení velikosti prahové hodnoty Minimální doba trvání, kdy považuji sval za aktivní

Př. Timing úchopu válce 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 Firing Order pořadí zapojení 1.pokus 2.pokus 3.pokus ONSET OFFSET Periods horní trap. deltoide us pect maj infraspin atus serratu lat.dor ext.car flex.ca s si pi rad. rpi Periods horní trap. deltoid pect eus maj infrasp inatus serratu lat.dor s si ext.car pi rad. flex.ca rpi 1 0,859 0,728 0,322 0,807 0,172 0,231 0,773 0,879 1 1,56 6,39 0,432 6,2 6,3 0,412 6,27 6,1 2 2,08 0,567 0,631 0,777 0,116 0,646 0,739 0,758 2 2,18 5,86 5,62 5,72 5,9 1,91 5,87 5,75 3 0,773 0,674 0,462 0,747 0,71 0,461 0,731 0,752 3 1,9 5,11 5,08 5,09 5,04 2,45 5,4 5,28 Mean, s 1,24 0,656 0,472 0,777 0,333 0,446 0,747 0,796 Mean, s 1,88 5,79 3,71 5,67 5,75 1,59 5,85 5,71 Variability, % 48,2 10,2 26,8 3,15 80,5 38 2,44 7,37 Variability, % 13,5 9,06 62,8 7,97 9,16 54,3 6,08 5,84

Možnosti vyhodnocení v Kineziologické laboratoři Noraxon MyoResearch Master Edition software Literatura: Krobot, Kolářová (2011). Povrchová elektromyografie v klinické rehabilitaci. Konrad (2005). ABC of EMG (dostupné na webu). Basmajian (1985). Muscles Alive. DeLuca (2002). Surface Electromyography: Detection and Recording. Manuál k Noraxon MyoResearch Master Edition aj.

dotazy, diskuze, praktická ukázka?!

Děkuji za pozornost