Uso Emgs en Biomec

Carrera: Kinesiología Integrantes:

- Cesar Alvarez

- Carlos Amoleff

- Eugenio oyarzo

- Yaely Paca

- Abelardo rosas

- Valeska ryks

2009

Asignatura: Biomecanica

Docente: Jaime Escalona

28/09/2009

Usos de la electromiografía en biomecánica.

Wartenweiler Memorial Lecture

(La Sociedad Internacional de Biomecánica) 5 de julio 1993

EL USO DE LA SUPERFICIE ELECTROMIOGRAFIA

En Biomecánica

Carlo J. De Luca

Neuromuscular Research Center, Universidad de Boston

Reproducido con permiso de CJ De Luca, 1997, "El uso de la electromiografía de

superficie en la biomecánica",

Oficial de Biomecánica Aplicada, 13 (2): 135-163.

Contenido Extracto...............................................................................................................2 Introducción........................................................................................................3 Factores que afectan la señal emg y la fuerza producida por un músculo....... 5 Detección y procesamiento de la señal emg................................................... 10 La sincronización de la activación de músculos...............................................12 La relación de la fuerza/emg............................................................ ………….17 La señal del emg como índice......................................................................... 25 De la fatiga resumen de recomendaciones.......................................................32 Resumen de problemas para la resolución......................................................34 Ediciones para el acuerdo internacional.......................................................... 36 Reconocimientos...............................................................................................37

INTRODUCION PARA SUPERFICIE EMG INTRODUCCION

RESUMEN La conferencia explorará los diversos usos de electromiografía de superficie en el campo de la Biomecánica. Tres grupos de aplicaciones se consideran; aquellos que implican: 1) el tiempo de activación de los músculos. 2) la fuerza de relación entre la señal EMG, y 3) el uso de la señal EMG como un índice de fatiga. El debate comienza con una revisión de las consideraciones técnicas para la grabación de la señal EMG con la máxima fidelidad y un compendio de todos los factores conocidos que afectan a la información contenida en la señal EMG. Estos efectos emparentados son analizados continuamente durante toda la discusión para ayudar a explicar los problemas pertinentes acerca de las consecuencias que pueden extraerse del análisis de la señal. Cinco preguntas cardinales son que plantea para orientar al profesional en el uso adecuado de electromiografía superficial. Dieciséis recomendaciones se hacen para proporcionar la asistencia adecuada para la detección, análisis e interpretación de la señal EMG y la fuerza medida. Dieciséis los problemas pendientes, que en mi opinión, presentan los mayores desafíos a los adelanto de la electromiografía de superficie se presentan para su consideración. Por último, un motivo para que se haga llegar a un acuerdo internacional sobre los procedimientos comúnmente utilizados en los campos de la electromiografía y Biomecánica.


INTRODUCCIÓN La electromiografía es una musa seductora, ya que proporciona un fácil acceso a los procesos fisiológicos que hacen que el músculo pueda generar fuerza, el movimiento del producto y cumplir las funciones que innumerables nos permiten interactuar con el mundo que nos rodea. El estado actual de la electromiografía de superficie es enigmático. Ofrece muchas aplicaciones importantes y útiles, pero tiene muchas limitaciones, que deben ser entendidas, consideradas y, finalmente, eliminadas de modo que la disciplina esté más científicamente basada y menos dependiente de la arte de uso. En su perjuicio, la electromiografía es muy fácil de usar y por lo tanto muy fácil de abusos. El alcance de este trabajo no es revisar las contribuciones pasadas al adelanto de la electromiografía en biomecánica. Muchos en esta sala han contribuido a aquella crónica. En cambio, esta discusión se centrará en los factores complejos e interrelacionados que subyacen a la relación entre la electromiográfica (EMG) de la señal y la fuerza producida por un músculo. Muchas publicaciones complejas se incrementarán con el fin de identificar la complejidad intrínseca de la relación. Es de esperar que este debate servirá para elevar el nivel de la conciencia de la utilidad y las limitaciones de la señal EMG relación entre la fuerza para que los practicantes limpien los peligros y dirigirán las solicitudes a las áreas donde el uso puede ser beneficioso. Cuando se hacen mediciones de la señal EMG y la fuerza, hay cinco preguntas cardinales (y secundarias relacionadas) de que el investigador debe considerar para tener la seguridad de uso correcto: 1) ¿Es la señal EMG detectada y registrada con la máxima fidelidad? i) ¿Cuáles son la configuración, la dimensión y las características eléctricas de la unidad de electrodo?. 2) ¿Cómo debería la señal EMG ser analiza? i) ¿Cómo son los tiempos de inicio y el cese de la señal EMG mide? ii) ¿Cuáles son los parámetros preferidos para la medición de la amplitud de la señal EMG? iii) ¿Cuáles son los parámetros preferidos para medir el espectro de frecuencias? 3) Donde se detecta el origen de la señal de EMG? i) ¿Hay alguna interferencia? Es decir, ¿alguno de la señal detectada se originan en los músculos cercanos? ii) ¿Dónde está colocado el electrodo en la superficie del músculo en relación a sus estructuras anatómicas? iii) ¿Cuál es el tejido graso que está entre el electrodo y la superficie del músculo? 4)¿Es la señal EMG suficientemente fijas para el objeto el análisis y la interpretación? i) ¿Está cambiando la longitud del músculo durante la contracción? ii) es la activación patrón de las unidades motoras estable? Es decir, son algunos de las unidades de motor alterna entre el estado de la contratación y desreclutamiento? 5) ¿De dónde viene la fuerza moderada? i) ¿Cuál es el estado de los músculos sinergistas y antagonistas asociados con la tarea? ii) ¿Las características de control de motor de la contracción estable para la interpretación que se pretende? ¿Hay algún cambio en la contribución fuerza relativa de los músculos de durante la contracción? iii) ¿Es la fuerza generada homogénea en todo el músculo?


Todos estos factores son importantes, aunque en distinta medida, dependiendo de la situación particular que exige la consideración. De los factores mencionados, la publicación que tratar con el electrodo y el tipo de contracción muscular son los que se pueden abordar más directamente y con el mayor éxito, aunque las razones de carácter sobre estas publicaciones no puede ser disipado por completo por la tecnología conocida y los conocimientos de la anatomía. No obstante, las solicitudes juiciosa de los hechos conocidos que puedan garantizar la fidelidad de la señal EMG, reducir la diafonía y proporcionar suficiente estacionariedad de la señal, la normalización de la amplitud de la señal puede eliminar la influencia de muchas otras variables. En biomecánica, hay tres que dominan las aplicaciones el uso de la señal EMG de superficie: su uso como un indicador para el inicio de la activación de los músculos, su relación a la fuerza producida por un músculo, y su uso como índice de la fatiga de los procesos que ocurren dentro de un músculo. Como un indicador del inicio de la actividad en el músculo, la señal puede proporcionar la secuencia de tiempo de uno o más músculos al realizar una tarea, como durante la marcha o en el mantenimiento de la postura erguida. Otra aplicación importante de la señal EMG es proporcionar información acerca de la fuerza de la contribución de los músculos individuales, así como grupos de músculos. Es el uso en el músculo individual que proporciona la mayor atracción. En el momento muscular resultante que actúa sobre una articulación durante una determinada tarea es sólo en casos excepcionalmente raros debido a un músculo. (Los músculos interóseos de la mano, el flexor largo del pulgar y el músculo extensor están entre los pocos que vienen a la mente.) Así, en la mayoría de los casos que son de interés, la capacidad de determinar de forma no invasiva la contribución de la fuerza de músculos individuales proporciona una enorme ventaja, se han desarrollado modelos biomecánicos particularmente para describir el funcionamiento de un segmento del sistema músculo esquelético. El uso de la señal EMG para proporcionar un índice de fatiga tiene un considerable atractivo, porque se ha demostrado que la señal de muestra dependiendo del tiempo los cambios antes de cualquier modificación de la fuerza, teniendo así la posibilidad de predecir la aparición de contracción la fatiga. Voy a discutir estas aplicaciones, junto con una revisión de las consideraciones técnicas, en las secciones individuales. Cada sección comienza por plantear las preguntas cardinales relacionadas con el tema. Al final de cada sección, las recomendaciones enumeradas que pueden ser útiles para ayudar al médico en la detección adecuada, el análisis de la interpretación de la señal EMG y la fuerza medida. Estas recomendaciones deben ser vistas como directrices que evolucionan y se modificarán según nuestro conocimiento de los incrementos de la materia. Son numeradas consecutivamente, ya que deben ser considerados de forma acumulativa, es decir, una recomendación que aparecen en una sección anterior también se aplica a las siguientes secciones. Además, me han planteado problemas que, en mi opinión, presentan los mayores desafíos para el adelanto de la esfera de la electromiografía de superficie.

Con el fin de facilitar el debate sobre estos temas de aplicación, he encontrado que es útil para identificar y recoger así como los numerosos factores que influyen en la señal EMG detectada y la fuerza medida.

INTRODUCION PARA SUPERFICIE EMG _____________________________ FACTORES QUE AFECTAN LA SEÑAL DE EMG Y FUERZA PREDUCIDA POR UN MUSCULO.

FACTORES QUE AFECTAN LA SEÑAL DE EMG Y LA FUERZA PRODUCIDA POR UN MUSCULO. Uno de los más frustrantes, o atractivo (dependiendo de su punto de vista), los aspectos de la superficie de la señal EMG es que cuando se rectifica y suficientemente suavizado su amplitud es cualitativamente en relación con la cantidad de par (o fuerza), moderado sobre una unión, pero la mayoría de las veces, una relación cuantitativa precisa es difícil de alcanzar. La razón de este dilema es que la señal EMG es el resultado de muchos factores fisiológicos, anatómicos y técnicos. El efecto de algunos de estos factores pueden ser gestionados por los métodos de detección adecuados, pero otros no son fácilmente regulada con la tecnología actual y su potencial efecto sobre la señal puede sólo conjeturarse. Para utilizar la señal de manera eficaz, es necesario primero comprender lo mejor posible las fuentes, y las influencias de la señal. Esta tarea es enorme y complicada, porque el estado actual del conocimiento no nos permite examinar de forma cuantitativa la causa y el efecto de todos los procesos y fenómenos que influyen en la señal EMG. Incluso si las influencias que puede ser completamente se caracteriza, la entrega de análisis se complica por la falta de homogeneidad y la anisotropía de los tejidos entre las membranas de los músculos y la detección de los eléctrodos. El análisis sería más confundo por la singularidad de la micro-estructuras anatómicas de cada lugar de detección. Es concebible que en los modelos futuros, elegante y complejo, se utilizará en conjunción con los medios para describir de la anatomía, la fisiología y las propiedades de campo eléctrico para permitir un examen directo de este problema. Pero de momento, estamos limitados a consideraciones generales, los modelos simplistas y análisis simplistas. En un intento de describir los factores que influyen en la señal EMG, he encontrado que es útil al grupo en las siguientes categorías: factores causales, intermedio y determinista. La interrelación de los factores, junto con su efecto en la señal EMG y la interpretación de las características de la señal como se muestra en la Figura 1. Cualquier intento de este tipo para recoger las influencias conocidas en la señal EMG es limitado en su capacidad de expresar todas las interacciones posibles. El intento siguiente es un primer paso, que es objeto de mejora. La interacción está organizada con el fin de describir un "flujo de influencia" Entre los factores, la señal EMG y la fuerza.

INTRODUCION PARA SUPERFICIE EMG FACTORES QUE AFECTAN LA SEÑAL DE EMG Y FUERZA PREDUCIDA POR UN MUSCULO

Figura 1: Un diagrama esquemático de los factores que afectan a la señal EMG. La disposición de los factores es diseñado para demostrar el flujo de las influencias y las interacciones entre los factores. Los factores causales son las que tienen un efecto básico o elemental en la señal. Estos se dividen en dos grupos: intrínsecos y extrínsecos. Los factores extrínsecos causantes son los relacionados con el electrodo de la estructura y su colocación en la superficie de la piel por encima del músculo. Estos incluyen: 1) La configuración del electrodo, que describe i) la superficie y forma de la detección de superficies de los electrodos que determinan el número de unidades motoras activas que se detectan en virtud de la cantidad de fibras de músculo en sus proximidades, ii) la distancia entre la detección de superficies de los electrodos que determina el ancho de banda de la configuración del electrodo diferencial. 2) la localización del electrodo con respecto al motor de puntos en el músculo y la unión músculo tendón que influye en la amplitud y las características de frecuencia de la señal detectada. 3) la ubicación de los electrodos en la superficie del músculo con respecto al borde lateral del músculo que determina la cantidad de posibles interferencias que pueden ser detectados por el electrodo, y 4) la orientación de la detección de las superficies con respecto a las fibras musculares que afecta al valor de la velocidad de conducción medida de los potenciales de acción y, por consiguiente, la amplitud y el contenido de frecuencia de la señal, la influencia de la localización de los electrodos en la amplitud y la frecuencia espectro de la señal se muestra en la Figura 2.


Figura 2: La amplitud y el espectro de frecuencia de la señal EMG se ve afectada por la localización del electrodo de con respecto a la zona de inervación (electrodo superior), la unión músculo tendón (electrodo inferior) y el lateral del borde de la muscular (centro derecha del electrodo). La ubicación preferida es en la línea media del vientre del músculo entre la zona más cercana inervación y de la unión músculo tendón. En este lugar la señal EMG con la mayor amplitud es detectado. Los factores intrínsecos causales son las características fisiológicas, anatómicas y bioquímicas del músculo. A diferencia de los factores extrínsecos, que no pueden ser controladas debido a las limitaciones del conocimiento actual y tecnológico. Estos incluyen: 1) el número de unidades motoras activas en un momento determinado de la contracción, lo que contribuye a la amplitud de la señal detectada. 2) la composición del tipo de fibra muscular que determina el cambio en la pH del líquido intersticial del músculo durante una contracción, y 3) el flujo de sangre en el músculo que determina la velocidad a la que los metabolitos se eliminan durante la contracción; 4) el diámetro de la fibra que influye en la amplitud y la velocidad de conducción de los potenciales de acción que constituyen la señal;


5) la profundidad y la ubicación de las fibras activas dentro del músculo con respecto a la detección de superficies de electrodos - esta relación determina la distribución espacial de filtrado, y, por consiguiente, la amplitud y características de frecuencia, de la señal detectada; 6) la cantidad de tejido entre la superficie del músculo y el electrodo que afecta a la distribución espacial de filtrado de la señal; y 7) otros factores que aún no han sido identificados, tales como la longitud de la zona de la despolarización y flujos iónicos a través de la membrana, etc. En esta categoría, también he incluido de las características de tiro de las unidades de motor (que incluyen el comportamiento de las tasas de excitación del motor unidades y también la interacción entre los tipos de cocción, tales como la sincronización de los disparos de la unidad de motor) y la unidad de motor de contracción. Estos últimos factores causales se presentan en un cuadro de línea punteada, porque a pesar de que son la causa, también son deterministas en que afectan a la señal EMG directamente. Los factores intermedios representan los fenómenos físicos y fisiológicos que se ven influidos por una o mayor influencia de los factores causales, y a su vez los factores deterministas. Estos incluyen: 1) la banda de paso aspectos de filtrado de los electrodos que es una característica inherente de un diferencial de electrodos de configuración; 2) el volumen de detección del electrodo que determina el número y peso del motor de los potenciales de unidad de acción que componen la señal; 3) la superposición de los potenciales de acción en el detecta la señal EMG que influye en las características de la amplitud y la frecuencia de la señal;4) interferencia de los músculos cercanos que contamina la señal y puede inducir a error a la interpretación de la de la información en la señal; 5) la velocidad de conducción de los potenciales de acción que se propagan a lo largo de la membrana de la fibra del músculo, la velocidad de conducción afecta a las características de amplitud y frecuencia de la señal; y 6) el efecto de filtrado espacial, debido a la posición relativa de los electrodos y las fibras de músculos activas. Estos dos últimos factores son importantes porque enfáticamente afectan dramáticamente las características de la de la señal. Como la distancia entre las fibras activas y la detección de superficies de los electrodos varían, dos importantes preocupaciones surgen. En primer lugar, las características espaciales de filtrado de la disposición de detección de cambio, modificando así las características de amplitud y frecuencia de los potenciales de acción de la unidad motora (MUAP), que es dentro del volumen de detección del electrodo. En segundo lugar, el movimiento relativo de los electrodos y las fibras activas pueden ser suficientes para establecer un nuevo conjunto de unidades motoras activas en el volumen de la detección del electrodo y para eliminar algunas de las unidades de motor a partir del volumen de detección. Este examen requiere del cambio de longitud de las fibras musculares durante la contracción, la posición del electrodo debe cambiar de manera similar. Con las técnicas de detección actuales, es difícil de satisfacer este requisito porque


el electrodo se debe colocarse en la superficie de la piel que no cambia la longitud de concierto con las fibras musculares durante la contracción. Así, por razones prácticas, la estabilidad de la señal sólo puede ser abordada si la contracción se mantiene isométrica. Si la estabilidad de la señal no es una consideración para el análisis se realiza, tales como la determinación del tiempo de activación, entonces la limitación de la contracción isométrica no necesita ser una preocupación. Los factores deterministas son los que tienen una influencia directa sobre la información de la señal EMG y la fuerza registrada. Estos incluyen: 1) El número de unidades motoras activas,2) la fuerza de la unidad motora de contracción, 3) la interacción mecánica entre las fibras musculares,4) el tipo de unidad de motor de tiro,5) el número de unidades motoras detectadas,6) la amplitud, la duración y la forma de la MUAP, y 7) la estabilidad de reclutamiento de unidades motoras. Cuando uno estudia la interacción rica y complicada entre los muchos factores que influyen en la información del contenido de la señal EMG, es razonable preguntar si hay alguna esperanza de utilizar la señal EMG de forma constructiva para describir el estado del músculo. La respuesta es un seguro "sí" para algunas aplicaciones y una vigilancia "tal vez" para otras aplicaciones. Por ejemplo, podemos tener confianza en las mediciones donde un electrodo, que no detecta interferencia significativa de los músculos adyacentes, se coloca en la superficie del músculo entre la zona de la inervación y de la unión músculo tendón con el fin de: 1) Determinar, en un tema en particular, cuando el músculo gira "sobre y fuera" o 2) que describe si el músculo se va aumentando o disminuyendo su producción de fuerza durante un período de tiempo en los procesos de la fatiga de los músculos no afecta significativamente las características de la señal. Sin embargo, si el cambio de las circunstancias de este condición específica, la interpretación se complica y se requiere precaución.


El mapa general de las interacciones previstas en la Figura 1 representa muchas de las interacciones conocidas que tratan de describir todas las circunstancias. Si estamos interesados en una relación particular, la contracción o el fenómeno, las interacciones se reducen a subconjuntos específicos de la hoja completa.

INTRODUCION PARA SUPERFICIE EMG DETECCION Y TRATAMIENTO DE LA SEÑAL ENG LA DETECCIÓN Y TRATAMIENTO DE LA SEÑAL EMG ¿Es la señal EMG detectada y registrada con la máxima fidelidad? ¿Cómo debe la señal EMG ser analizada? A pesar de las consideraciones técnicas de cómo detectar y procesar la señal EMG no son publicaciones centrales de la tesis de este trabajo, no es menos útil en un documento sobre la superficie de la señal EMG de revisar algunos de los detalles esenciales. Para una descripción más completa se remite al lector al libro Músculos Alive (5ª ed.). La primera está relacionada con la configuración del electrodo. Debido a que la señal EMG es baja en la amplitud con respecto a otras señales ambientales en la superficie de la piel, es necesario y conveniente para detectarlo con una configuración diferencial. Es decir, dos de detección de superficies se utilizan y las dos señales detectadas se restan antes de ser amplificada. En esta configuración diferencial, la forma de los factores y el área de la detección de superficies y la distancia entre la detección de superficies son importantes porque afectan a la amplitud y el contenido de frecuencias de la señal. El régimen diferencial actúa como una banda de peine de filtro de paso a la señal eléctrica visto por la detección de superficies. (En realidad, si el espaciado entre la superficie de detección se establece a fin de no poner un alias para la señal EMG, el espectro de la señal EMG debe encajar en el extremo inferior de la banda de filtro de paso. Así, para fines prácticos, la diferencia de electrodos se comporta como un filtro de paso alto.) La distribución de las frecuencias en el espectro, así como el ancho de la banda se ve afectada por la distancia entre la detección de superficies. Este es un hecho a menudo se olvida que no se da suficiente consideración. Además, las formas y las áreas de la distancia entre la detección de las superficies de determinar el número de las fibras musculares visto por el electrodo, lo que afecta a la amplitud de la señal, es decir, cuanto mayor sea el número de fibras cubierto por la superficie de detección, mayor es la amplitud de señal de la EMG. La distancia entre la detección de superficies no necesita ser tan distantes entre sí como para abarcar una gran parte del músculo con el fin de detectar una señal que es representativa de toda la superficie del músculo debido a que se sabe que las fibras musculares de una unidad de motor son un poco al azar dispersos por toda la sección transversal de un músculo, por lo que cualquier ubicación en el músculo contiene fibras que representan las unidades de motor que genera una fuerza en todo el músculo. En la práctica, la distancia entre la detección de superficies no puede ser demasiado pequeño, debido a la posibilidad real de la detección de las superficies que son trasladados de electricidad si la superficie de la piel se vuelve húmeda de sudor, que es conductor. El cortocircuito eléctrico hace que la amplitud de la señal disminuya, se deteriora la relación señal / ruido y puede filtrar los componentes de mayor frecuencia. En la actualidad no se ha establecido ningún acuerdo sobre la configuración y las dimensiones de una superficie estándar de electrodo. Esto es parcialmente debido a las diferentes necesidades percibidas de un electrodo. Con la intención de iniciar un debate para generar un consenso sobre este punto, una

serie de especificaciones que han sido perfeccionadas de dos décadas de práctica se recomienda a continuación. La otra publicación de cómo se procesa la señal EMG. En el dominio del tiempo, dos parámetros son comúnmente utilizadas: la raíz cuadrada media (RMS) de valor y el valor de rectificar la media. Ambos son adecuados y proporcionan mediciones útiles de la amplitud de la señal. Para que las señales de EMG sean detectadas durante las contracciones voluntarias provocadas, el valor eficaz puede ser más adecuado, ya que representa la potencia de la señal y por lo tanto tiene un significado físico claro. Por otra parte, el valor promedio es de rectificar una medida de la superficie de la señal y por lo tanto no tiene un significado físico específico. Para obtener detalles adicionales se refieren a De Luca y Van Dyk (1975) y la monografía, la superficie Electromiografía: ¿Qué hay de nuevo? Recomendaciones: 1) Configuración de Electrodo Diferencial: • Detección de superficies que consiste en dos barras paralelas: cada 1.0 cm de longitud, de 1-2 mm de ancho, 1.0 cm de distancia • Ancho de banda de 20 a 500 Hz con una caída de al menos, 12 dB / octava • Relación de rechazo de modo común > 80 dB • Ruido < 2 RMS uV (20 - 400 Hz) • Impedancia de entrada > 100 meg ohmios


2) Localizar el electrodo en la línea media del vientre muscular, entre la unión músculo tendón y la zona más cercana de inervación, con la detección de superficie orientada perpendicularmente a la longitud de las fibras del músculo. Utilice la estimulación eléctrica o la superficie de la cartografía eléctrica para localizar las zonas de inervación. 3) Utilice el valor eficaz de la señal para la medición de la amplitud de la señal EMG provocado voluntariamente.

MOMENTO DE ACTIVACIÓN MUSCULAR ¿Cómo debe analizarse la señal de EMG? ¿De dónde se origina la señal de EMG detectada?

Para determinar el momento de activación de los músculos no importa si la contracción

es isométrica o anisometrica.

Sólo es relevante para determinar si cualquier segmento del músculo en las proximidades

del electrodo es activo. Esto es efectivamente realizado para determinar si la señal EMG

se origina en el músculo de interés y si la amplitud de la señal reemplaza a la amplitud

del ruido en la detección y registro del equipo.

El asunto de la interferencia de otros músculos adyacentes es importante en este caso

porque se está analizando la amplitud de la señal que es baja y cerca del nivel de ruido.

Se ha demostrado que en la pierna, hasta el 17% de la actividad eléctrica de los

músculos cercanos se pueden detectar en la superficie del músculo de interés. Por tanto,

si un músculo adyacente es más activo que el que directamente debajo de la de los

electrodos, una señal de interferencia puede ser detectada y mal interpretada como

procedente de los músculos de interés. La probabilidad de detectar una señal de

interferencia puede reducirse considerablemente mediante la colocación de los

electrodos en la línea media del vientre muscular. Sin embargo, incluso esta precaución

puede no ser suficiente para asegurar que la señal mínima percibida se origina en el

músculo de interés. Un enfoque que se ha sugerido para determinar si una señal se

origina en un músculo adyacente es la correlación cruzada entre la señal detectada por

encima de un músculo con la señal detectada de por separado de un músculo adyacente.

El concepto es que si las señales tienen una relación cruzada con un valor inferior a 0,3

por ejemplo, la diafonía no está presente. Este enfoque no es bueno porque los tejidos

entre y dentro de los distintos músculos son anisotrópico y heterogéneo. Estas

propiedades de la conducción de

volumen causan difracciones en varios de los vectores de campo eléctrico en las

discontinuidades y generan múltiples caminos de diferentes impedancias entre la fuente

y los sitios de detección que causan la señal que es codificada en el dominio de la

frecuencia y por lo tanto no es correlacionada. Así, las señales procedentes de otros

músculos no serían interpretadas como interferencia, en la obtención de falsos

negativos. Otro argumento en contra de la relación cruzada es el enfoque que proviene

del hecho de que las tasas de disparo de las unidades motoras de los diferentes músculos

de contratación para llevar a cabo una tarea específica puede ser considerablemente

relación cruzada. Así, la superficie de las señales de EMG como

se contraen los músculos de forma simultánea podrían ser sustancialmente correlación

cruzada, sin la presencia de interferencias, produciendo un error falso positivo. Esta es

una consideración importante cuando se sospecha de la cooperación de activación de los

músculos.

Pruebas de función muscular han sido sugeridas como un medio para determinar la

presencia de interferencias. Este enfoque consiste en la colocación de electrodos sobre

el músculo de interés, la estabilización de la articulación en una posición favorable para

la acción de los músculos específicos, y solicitando al sujeto a hacer las contracciones

específicas que deberían activar los músculos adyacentes, pero no el que se examina. La

razón es que si una señal es detectada durante el procedimiento, sería la diafonía de los

músculos adyacentes. La incertidumbre de este

enfoque radica en el hecho de que no se puede saber definitivamente si el tema es la

activación de los músculos cercanos durante las pruebas, por lo que se obtiene un error

de falsos negativos.

Por el conocimiento actual, no es sólo una manera de reducir y posiblemente eliminar la

interferencia en la señal EMG detectadas con electrodos de superficie; es decir, la

técnica diferencial doble. Esta técnica consiste en usar un electrodo de superficie con

tres superficies de detección equidistantes. Dos señales diferenciales se

obtienen a partir de la detección de las superficies 1 y 2, y de la detección de las

superficies 2 y 3, y luego una señal diferencial es obtenida a partir de estas dos. Así, la

señal EMG se somete a dos niveles de diferenciación. Este procedimiento

tiene la ventaja de reducir considerablemente el volumen de recogida de los tres

electrodos de barras, por lo tanto el filtrado de las señales de las distancias que más a

menudo corresponden a las procedentes de otros músculos. La figura 3 presenta un

ejemplo donde se usa la técnica de doble diferenciación que elimina la señal de

interferencia. La parte superior del panel de la derecha presenta el único y diferencial de

dobles señales detectadas en el músculo flexor ulnar del carpo durante el 50% de la

máxima contracción voluntaria (MVC) en extensión con contracción isométrica. Tenga

en cuenta que la señal diferencial solo está presente, mientras simultáneamente se

detectan señales doble diferenciales (que provienen de más lejos) que se confunden con

el ruido. En contraste, el panel inferior derecho muestra que cuando el músculo flexor

ulnar del carpo se activa a nivel MVC 5%, tanto individuales y dobles señales

diferenciales se detectan porque el origen de ambos está cerca del electrodo que es

colocado en la parte superior del músculo.

Si la técnica de doble diferencial no puede ser usada, entonces hay dos maneras de

probar la señal de interferencia. La primera consiste en calcular el espectro de

frecuencias de la señal EMG que se sospecha que contiene una señal de interferencia y

que de una señal EMG cree que se originan en el músculo de interés. Una señal de

interferencia tendrá espectro de baja frecuencia ya que se origina más lejos y será objeto

de paso bajo adicional debido a filtrado espacial. Este efecto también se puede observar

en la parte inferior izquierda del panel de la Figura 3. El espectro de potencia de la señal

diferencial único detectados durante el MVC 5% del músculo flexor ulnar del carpo

tiene un mayor ancho de banda de la señal diferencial único detectado en el mismo

músculo durante una contracción del 50% MVC isométrica de extensión de la muñeca.

El menor ancho de banda de la señal de este último es coherente con el efecto adicional

de filtrado espacial en una señal de origen a una mayor distancia, como cabría esperar

para una señal de interferencia.

El segundo enfoque consiste en la colocación de electrodos de superficie en todos los

músculos adyacentes y electrodos en los músculos profundos para su seguimiento por la

falta de actividad. Este enfoque es complicado, implica el uso de varios electrodos de

superficie, y requiere el uso de electrodos de alambre. Si han de utilizarse, los utilizan

para detectar la señal del músculo de interés porque son mucho menos susceptibles a

interferencia.

Figura 3: Ejemplo de la utilización de la técnica doble diferencial (arriba panel de la izquierda) para

eliminar la presencia de la señal de interferencia (panel superior derecho), mientras que la detección de

la señal en el músculo de interés (panel inferior derecho). Tenga en cuenta el ancho de banda reducido

(inferior izquierda) de la señal diferencial único procedentes de los músculos extensores, en comparación

con la de la señal diferencial único procedente del músculo cubital anterior justo debajo del electrodo.

Esto es indicativo del efecto de filtrado espacial sobre las señales que viajan grandes distancias para

llegar a los electrodos.

También es necesario tener en cuenta el tiempo transcurrido entre la activación de los músculos

como se observa por la detección de la señal EMG y la activación de los músculos, determinado

por la detección de la fuerza generada por el músculo. Para los estudios biomecánicos, el curso

temporal de la fuerza es el parámetro relevante. El retraso entre la señal EMG y la fuerza es una

variable que depende de varios factores, incluyendo:

1) los tipos de fibras que componen el músculo,

2) la dinámica de la tasa de excitación de los músculos, y

3) las propiedades visco elásticas de los tejidos musculares y tendinosas (incluida su duración.)

Los aeróbicos son relativamente, de lenta contracción, de fibras musculares que se fatigan

lentamente, tienen un aumento de tiempo limitadamente lento en su fuerza de contracción y

fuerza de tetanización en comparación a la glucolítica, que son: de contracción rápida, las fibras

musculares se fatigan más rápido. Así, un músculo que consiste de un mayor porcentaje de

fibras de contracción rápida el músculo se puede esperar a tener un menor tiempo de retardo

entre la señal EMG y la fuerza. La dinámica de la tasa de excitación de las unidades de motor de

determinar la velocidad con que de las unidades de motor va a generar la fuerza tetánica. Las

propiedades viscoelásticas del músculo y el tendón del tejido determinan la tasa de aumento de

la fuerza en la inserción del tendón en el hueso. El retraso global entre la excitación del músculo

y la acumulación de fuerza puede ser considerable, del orden de unos pocos cientos de

milisegundos, como se muestra en la Figura 4.

Figura 4: La fuerza tetánica producida por el músculo sóleo (de contracción lenta, altamente aeróbico,

lento fatiga) y el músculo extensor largo de los dedos (de contracción rápida, altamente glucolítica,

rápida fatiga), ambos de rata. Ambos músculos fueron estimulados a su máxima estimulación, a través de

los nervios, con un tren de pulsos de 40 Hz con una anchura de 0,2 ms. Tenga en cuenta la diferencia

significativa en el retraso de la subida de fuerza-tiempo.

Además de la demora fisiológica causado entre la fuerza y la señal EMG, hay otras

consideraciones que deben tener en cuenta al estimar el tiempo ON-OFF (encendido- apagado)

de la señal EMG. Hay un límite fisiológico de la exactitud de la resolución de la estimación.

Considere el caso en que el electrodo está situado a 4 cm del centro de la zona de inervación.

Con una velocidad de conducción promedio de 4 m / s, la señal requiere de 10 ms en alcanzar el

electrodo. (Este tiempo de demora es realista en los grandes músculos de las extremidades.) Así,

la resolución no debe ser mayor de 10 ms cuando se comparan los temas y cuando el electrodo

es trasladado. Además, como la fatiga muscular disminuye la velocidad de conducción y el

tiempo de llegada incrementa la señal EMG.

Si la determinación del tiempo de activación se debe hacer en tiempo real, entonces el

conocimiento de la detección y la grabación, el ruido del sistema es obligatorio. Esto implica

que una época de ruido deben ser registrados antes de la señal EMG de manera que se activa

una estimación del nivel de ruido disponible.

La figura 5 presenta un ejemplo del inicio de la señal EMG y los distintos ruidos de fondo. La

parte superior representa la traza que registró la señal EMG y la traza del fondo representa el

valor eficaz procesado con una ventana de promedio de 25 ms. La estimación de la amplitud del

ruido puede ser obtenida por tratamiento del ruido como un estocástico variable. Hay varias

maneras de hacerlo. Un método simple consiste en calcular el valor del ruido y

amplitud en dos desviaciones estándar a partir del valor medio.

Este valor refleja el 95% de la amplitud de la señal de ruido y es comúnmente usado como un

descriptor de señales estocásticas. El valor del tiempo en el que la Señal EMG supera arriba, o

retrocede por debajo de este nivel, por un mínimo de tiempo definido (por ejemplo, 20ms o dos

veces son fisiológicamente la típica resolución limitada) pueden considerarse como el momento

a la posición tiempo apagado del músculo. Este punto se indica en la Figura 5. Tenga en cuenta

que los enfoques más sofisticados son los posibles criterios basados por el pre blanqueo de la

materia prima de la señal EMG y la construcción de decisiones para el establecimiento de

cuando la señal de crudo supera el umbral de ruido. Este enfoque requiere un proceso

relativamente sofisticado y cualquier mejora en la precisión de la estimación puede no ser

significativa, dada la limitación fisiológica en la resolución de tiempo.

la determinación se podrá hacer Si fuera de línea apagada, a continuación, una estimación

fisiológicamente más precisa de la ON-OFF a veces puede hacerse mediante el cálculo de la

intersección de las variables en el tiempo, el valor medio del ruido y de la señal EMG. Estos

valores pueden ser obtenidos mediante el cálculo de las regresiones lineales de ambos. Este

punto es como se indica a priori en la figura 5.

Tenga en cuenta que la intersección a priori se producirá antes debido a la adicional información

disponible en el off-estimado de la línea. En el ejemplo, la discrepancia entre las dos

estimaciones es del orden de 1,5 s. Este valor es más grande y se encuentra sólo cuando la señal

EMG es aumentado lentamente, como fue el caso de la extensión isométrica gradual de los

músculos erectores de la columna representada en la figura 5. En tales casos, esta diferencia se

puede reemplazar por completo el retraso fisiológico inducido entre la fuerza y la señal EMG.

Sin embargo, si el músculo se ha comenzado a contraer más rápido y si la amplitud del ruido de

los electrodos son más bajos, esta discrepancia podría ser inferior a 200 ms, comparable al valor

de la demora fisiológica.

Figura 5: Un ejemplo del ruido de fondo y el inicio de la activación de la señal EMG del músculo erector

de la espalda durante una extensión isométrica aumentando lentamente la espalda. Tenga en cuenta las

dos identificaciones diferentes del tiempo de inicio en función de la disponibilidad de un conocimiento de

las propiedades estocásticas del ruido y el comportamiento de la amplitud de la señal. Ver texto para

más detalles.

Es evidente que cualquier intento de estimar el tiempo exacto en el que un músculo que empieza

y termina siendo activados

está llena de dificultades que no se puede abordar plenamente con los conocimientos actuales y

que requieren más estudio.

Recomendaciones:

4) Medida del tiempo de activación en todos los tipos de contracciones.

5) Limitar la resolución de veces de la ON-OFF a 10 ms al comparar entre los músculos y los

sujetos.

6) Asegúrese de que la señal se origina en el músculo de interés por las pruebas de interferencia.

Utilice la técnica de doble diferencial, la técnica de espectro de frecuencias o la técnica de

electrodos múltiples.

Problemas de resolución:

1) es necesario la Eliminación o reducción sustancial de la diafonía de otros músculos. Hasta

los medios para hacerlo están disponibles, es necesaria una forma de identificar fácilmente la

presencia de señales de interferencia. (Este es un elemento esencial y un requisito para todas las

aplicaciones de la superficie de la señal EMG).

2) es necesario un acuerdo sobre los medios para la determinación de veces en ON-OFF en la

activación de los músculos.

La relación entra la fuerza y la señal Electromiografía (EMG) ¿De donde proviene la señal del EMG originada? ¿Es la señal EMG lo suficientemente

estacionaria para el análisis previsto y la interpretación?

La relación entre la fuerza y la señal EMG ha consolidado las disciplinas de

electromiografía y biomecánica en una inseparable disposición desde que comenzó su evolución

hacia la cuantificación.

Una manera estrecha y/o una simple ecuación describiendo esta relación será conveniente y

extremadamente útil sin embargo, la realidad es solo una forma simple, ya que no existe

relación entre fuerza y la superficie de la señal EMG.

Esta es una aplicación cargada de problemas. La observación acerca de la amplitud de la señal

EMG que generalmente incrementa con la fuerza y/o velocidad de contracción muscular, solo

proporciona una indicación cualitativa de la existencia de una relación entre las variables.

Esta cualitativa relación puede resultar útil solo si son requeridas las descripciones

cualitativas del estado del músculo. Por ejemplo, si uno considera la pregunta ¿Está el músculo

generando mas fuerza durante una tarea sustancialmente diferente? Es posible responder esta

pregunta cualitativamente mediante el análisis de la señal del EMG.

Sin embargo si uno considera la pregunta ¿Precisamente cuanto varía la fuerza entre dos tareas?

No es posible responder esta pregunta cuantitativamente con precisión. Hay muchos factores

causantes de que la relación no sea rígida estos son presentados en la figura 1 y son

específicamente esbozados en la figura 6. El efecto de que todos estos factores pueden ser

neutralizados normalizando la amplitud de la señal EMG y la fuerza entre contracciones en las

cuales el electrodo no se mueve, y si la distancia relativa entre las fibras activas permanecen

fijas. Si el electrodo se mueve, luego las características del filtrado espacial entre las fibras

activas y la detección de superficies cambiaran. También la localización con respecto a las

zonas de inervación, la unión miotendinosa y la línea media de los músculos será modificada.

Estas variaciones serán reflejadas en la amplitud de la señal EMG, si la relación entre fuerza y

señal EMG es comparada en distintos sujetos y todos los factores intrínsecos y algunos de los

factores extrínsecos han sido descritos previamente pueden potencialmente afectar la relación.

Entre estos se encuentra la cantidad de tejido graso subcutáneo, se vuelve una de las

principales preocupaciones y toda comparación debe hacerse con precaución.

Figura 6: La interrelación de los factores que afectan a la amplitud

de la señal EMG en el comienzo de una

contracción (t = 0 +). Los factores tiempo-dependientes los cuales

serían influyentes durante una contracción sostenida no se muestran.

UM= unidad motora MUAP: Potencial de accion de unidad motora

La cuestión de la interferencia es omnipresente cuando se trata con la superficie de las señales

de EMG. Así como en otras consideraciones de la señal, todos los esfuerzos deben realizarse

para eliminar al menos reducir su presencia. Dejando este problema de lado, la próxima

preocupación se ocupa de la estacionariedad de la señal EMG.

Dos son los factores que tienen mayores efectos en la señal estacionaria:

1.- La estabilidad de la posición del electrodo con respecto a las fibras del músculo activo

cualquier movimiento podría afectar la amplitud de los potenciales de acción de la unidad

motora (MUAPS) y posiblemente traer el electrodo hacia el territorio de la unidad motora ( para

información adicional de la estabilidad de la unidad motora revisar Deluca, Foley y Erim,

1996). El primer factor puede sustancialmente ser controlado mediante la limitación de la fibra

muscular de modo que esta se realice de la forma más isométrica posible. Por esta razón es la

contracción mas estudiada a pesar de que es menos interesante fisiológicamente que la

contracción anisométrica que se utiliza para realizar las tareas de movimiento que nos permiten

interactuar con nuestro entrono. En una contracción anisométrica variadas modificaciones

mecánicas, fisiológicas. Anatómicas y eléctricas, ocurren durante toda la contracción que afecta

de manera substancial la relación entre la señal de amplitud y la fuerza producida por el

músculo. Por ejemplo, la relación fuerza longitud de las fibras musculares varía de forma no

lineal y las formas de los potenciales de acción de la unidad motora que construye la señal EMG

son alteradas por la posición relativa del electrodo fijo en las superficies de la piel cambia con

respecto a la fibra muscular en contracción. Estos efectos son agravados aun mas si el

desplazamiento es acelerado por el tiempo de retardo entre la señal y la fuerza puede limitar su

uso en algunas aplicaciones.

Es absolutamente necesario para procesar una señal EMG detectada durante una contracción

anisométrica, luego se debe hacer todo lo posible para limitar el análisis una época casi

isométrica de registro y extrapolar la interpretación del análisis basado en los resultados desde

esa época. Si las contracciones anisometricas son repetitivas tales como son en la marcha y el

ciclismo, luego elija para el análisis de una época determinada en el periodo de contracción.

Hacer todas las comparaciones en esta época. En esta moda puede ser posible reducir el rol de la

señal no estacionaria con respecto al rol de otros efectos estudiados.

En todos los casos estos análisis y las comparaciones deben realzarse con el máximo cuidado y

la preocupación por las limitaciones inherentes a este enfoque. Si una relación cualitativa entre

la señal EMG y fuerza es requerida, la contracción debe ser isométrica, sin embargo incluso esta

restricción la relación entre fuerza y señal EMG sigue siendo problemática. En general se acepta

que cuando la señal EMG es lo suficientemente suave, la relación es monotónica pero esta

linealidad parece diferir entre los músculos.(asumiendo que no existen limitaciones técnicas y

otros factores de confusión como la interferencia)

Relación entre Fuerza normalizada/señal EMG para tres músculos diferentes. Los datos han

sido muy suaves, con una anchura de la ventana de 2 s. Tenga en cuenta la diferencia en la

linealidad de la relación entre los músculos. FDI= Primer interóseo dorsal

Sin embargo, debido a la amplitud de la superficie de la señal EMG es una variable aleatoria, el

valor instantáneo de la amplitud no es uniforme con respecto al valor de la fuerza. Por otra

parte, la estimación de la señal de amplitud variará en función de la fuerza intrínseca debido a

factores anatómicos y fisiológicos. Más concretamente,

la relación es no rígido porque:

1) En la mayoría de los músculos, el volumen de detección del electrodo es menor que el

volumen del músculo.

Por lo tanto, el número de MUAP detectado por el electrodo es menor que el número de activos

en el músculo. Considere el caso probable donde el electrodo sólo detecta un décimo de las

unidades motoras activas y una nueva unidad de motor son activadas en el volumen de

detección del electrodo. Entonces, por regla general, la energía de la señal de EMG será

aumentada en una unidad y la salida de fuerza del músculo por un décimo de una unidad. Para

un electrodo de tamaño fijo, este efecto será más pronunciado en músculos más grandes.

Además:

i) Si la unidad recién reclutada de motor es localizada cerca del electrodo, entonces el aumento

relativo de la señal de EMG será mayor que el aumento correspondiente de la fuerza porque

nuevo MUAP contribuirá más que una unidad media de energía a la señal de EMG. ii) Si la

unidad recién reclutada de motor es localizada lejos del electrodo, entonces la fuerza aumentará,

pero la amplitud de la señal de EMG no irá.

2) Como la salida de fuerza de un músculo aumenta más allá del nivel de una unidad recién

reclutada de motor, la tarifa de tiroteo de la unidad reclutada de motor aumentará, pero la

contribución de fuerza de la unidad de motor saturará.

Cada MUAP seguirá proporcionando la energía a la señal de EMG, mientras la

contribución de fuerza satura cerca del valor constante. Esta relación no lineal causa a la

amplitud de la señal de EMG aumentar más que la salida de fuerza. Por consiguiente, la

estrategia de control, descrita en términos de la mezcla de tasa de disparos la dinámica

de tarifa y la gama de reclutamiento usada por el sistema nervioso central (CNS) para

controlar músculos diferentes, también puede afectar la relación de EMG-FUERZA. Por

ejemplo, el primer músculo dorsal interóseo tiene tarifas de tiroteo con el margen

dinámico considerable y recluta todas sus unidades de motor debajo del 50 % de su

contracción máxima voluntaria. Músculos más grandes reclutan sus unidades de motor

por una más amplia gama de niveles de fuerza y sus tarifas de tiroteo exponen menos

márgenes dinámicos.

Estos dos factores principales son mostrados gráficamente en la Figura 8. Pueden

reducir por filtración el impacto de todos estos efectos, pero entonces la relación

instantánea e íntima entre la fuerza y la señal de EMG es perdida.

Recruitment:

Reclutamiento

EMG Amplitude:

Amplitud

EMG

Force: Fuerza

Firing Rate: Tasa de

disparos

La figura8: (La cima) Cuando una unidad de motor es reclutada, ello contribuye los quantum de fuerza a

la contracción de músculo; sin embargo, la contribución a la amplitud de señal de EMG es dependiente

de la proximidad de las superficies de detección del electrodo a las fibras más cercanas de la unidad

reclutada de motor - más cerca las fibras, mayor la contribución. Así, el vector al representar el aumento

incrementado puede aumentar o disminuir la cuesta instantánea de la fuerza - EMG la relación de señal.

(Inferior) una unidad recién reclutada de motor aumentará su tarifa de tiroteo como los aumentos de

demanda de fuerza.

La fuerza de tetanizacion aumenta rápidamente como una función del aumento que

incrementa la tasa de disparos, mientras que, la contribución a la amplitud del EMG

señala incrementando rápidamente. Así, como en el caso anterior, el vector representa el

aumento que puede aumentar o disminuir la cuesta instantánea de la relación

dependiendo según el valor de tarifa de tiroteo en lo que concierne a su margen

dinámico.

Otra publicación importante para dirigir preocupaciones sobre el origen de la fuerza moderada

que es asociada con el músculo o el grupo de músculos siendo estudiados. En la actualidad, el

CNS regula los momentos de rotación en una unión durante contracciones de músculo útiles.

Durante contracciones isométricas, el brazo de momento del músculo y el centro instantáneo de

rotación de la unión permanece constante (para objetivos prácticos) así, el momento de rotación

neto razonablemente y directamente puede ser relacionado con la fuerza neta que actúa en la

unión.

Pero, aún en esta situación simplificada la publicación sobre el origen de las fuerzas que se

contribuyen debe ser entendida antes de la asociación de la fuerza moderada neta a la fuerza

producida por un músculo individual o un grupo específico de músculos siendo estudiados. Hay

al menos dos que indican ser considerados. En primer lugar, un músculo hace generar la fuerza

homogéneamente en todas partes de su volumen?

Esto es una consideración relevante comparando la señal de EMG detectada en una posición

específica con la fuerza siendo generada por el músculo en todas partes de su volumen. ¿En

segundo lugar, Cual es el papel del agonista y músculos antagonistas que actúan en la unión

siendo considerada? La contribución a la fuerza por los músculos sinérgicos y antagonistas, al

músculo de lo cual la señal de EMG es descubierta, así como cualquier ligamento que actúa

sobre la unión, debe ser insignificante si los parámetros de la señal de EMG descubierta deben

ser asociados con el valor absoluto de la fuerza del músculo supervisado. O bien, sus

contribuciones deben permanecer constantes para permitir una comparación relativa.

Este último punto introduce la noción de substitución de músculo durante una contracción

sostenida. Este fenómeno suficientemente posible no ha sido estudiado y bien no es entendido.

Esto puede presentar una verdadera preocupación cuando tratando con casos patológicos donde

el CNS puede emplear, más fácilmente, estrategias alternativas de lograr una tarea cuando

opciones normalmente preferidas son limitadas o no disponibles.

Todas las preocupaciones asociadas con la medida de fuerza durante condiciones isométricas

son ampliadas en el grado y aumentadas en el número cuando uno da con contracciones

anisometrico. Hay al menos tres hechos que requieren la consideración cuidadosa: 1) en la

mayor parte de uniones, cuando los cambios de longitud de músculo dan la longitud del brazo

de momento, y en algunas uniones, entonces hace el centro instantáneo de rotación y ;

2) de consideraciones fisiológicas, como la longitud de los cambios de fibras de músculo hace la

fuerza generada por la fibra; y 3) los componentes de inercia del momento de rotación neto

deben ser tenidos en cuenta. Estos hechos presentan un enorme desafío a cualquier tentativa en

la identificación de la fuerza que proviene de un músculo específico. El conocimiento corriente

se cae lejos excepto el suministro de las interpretaciones cuantitativas de la fuerza generada

dentro de un músculo, o un grupo específico de músculos de medidas de momento de rotación

en condiciones dinámicas.

La comparación sujeta, entre músculos y contracciones:

En todas partes de esta sección, muchas preocupaciones han sido levantadas sobre la

variabilidad de la señal de EMG descubierta y la fuerza moderada como una función de:

condiciones experimentales, contracciones repetidas dentro de un sujeto, y entre diferentes. Para

permitir una comparación entre datos tranquilos en varias condiciones, la práctica de

normalizar la señal de EMG en lo que concierne a la fuerza (torque) a menudo es usada.

Sin embargo, debería ser notado que aún con esta práctica, variaciones en la relación pueden ser

encontradas entre estos mismos músculos. Comparando, las longitudes de brazos de momento

en el individuo pueden presentar un problema porque ellos pueden variar mientras el EMG

señala restos relacionados con la fuerza producida por el músculo. Hay al menos otra reserva

importante al empleo de normalización, es decir su predilección para dar datos similares de

diferente sujeto tiende a suprimir las distinciones en los datos que serían asociados con casos

anormales o patológicos. Esto es una preocupación importante cuando la señal de EMG es

usado para el análisis de datos clínicos.

Cuando requieren una comparación entre sujetos, además de la normalización de la amplitud de

la señal de EMG, la fuerza (torque) también es normalizada para proveer una base de

comparación entre las capacidades de fuerza que se diferencian de los músculos del sujeto. La

figura 7 proporciona un ejemplo de las relaciones diferentes normalizadas y alisadas para tres

músculos diferentes.

Esto ha sido la práctica común para normalizar la fuerza (torque) en lo que concierne a la fuerza

máxima isométrica que un sujeto puede generar en la unión supervisada. Los intereses y las

trampas de este acercamiento son evidentes.

El segundo trato más obvio con el aseguramiento que un sujeto en realidad genera la

fuerza máxima cuando se ha pedido hacer así, y que la fuerza supervisada está en alguna

manera directa relacionada con los músculos siendo estudiados.

Se ha sugerido que puede ser posible verificar si un sujeto genera la fuerza máxima por

la estimulación de supramáxima, en una alta frecuencia (siempre que sea posible), el

nervio al músculo (s) durante una contracción de fuerza máxima intentada. No hay un

notable incremento en la producción de fuerza como consecuencia de la estimulación, lo

que podría indicar que la máxima fuerza estaba siendo producida. Este razonamiento no

es convincente pues la fuerza producida por un músculo durante una descarga

sincrónica de estímulos, debido a la estimulación de un nervio, no necesariamente

produce igual fuerza total como cuando el músculo es activado de forma asincrónica por

el SNC.

Una práctica, aunque en ningún caso a prueba de tontos, basada en estimar el valor de la

fuerza máxima, se debe proceder de la siguiente manera: limitando la articulación de

interés con restricciones que la impidan, en la mayor forma posible, la contribución de

fuerza por el músculo no está directamente involucrada con la fuerza medida. Esta no es

una simple tarea. Se requiere un conocimiento exhaustivo de la biomecánica y la

anatomía de los músculos y articulaciones para considerar, así como las aptitudes para

el diseño de un dispositivo de retención adecuado. Esta tarea podría ser ejecutada o

supervisada por la experiencia individual; e incluso entonces, algunos intentos son

susceptibles a la subjetividad y absoluta falla. Cuando esta tarea se logra de manera

satisfactoria, se procede a pedir el tema objeto de producir tres intentos de contracción

máxima. Las contracciones deben ser leves, no más de 5 segundos en duración. La señal

de la fuerza debe ser suavizada con un filtro de ventana deslizante de 1 segundo de

duración. Un periodo de 2 minutos entre cada contracción es requerida para la

recuperación. La contracción debe ser breve para que las fibras de rápida fatigabilidad

no disminuyan su contribución de fuerza como la fuerza construida al máximo valor,

pero suficiente mente larga para ser filtrada como se describe. Dejar que el sujeto decida

su propia forma de producción de fuerza; en esta forma el SNC puede optimizar su

estrategia de control, si es que está diseñado de esta manera. Acepte el valor mayor que

el valor máximo. En el Centro de Investigación neuromuscular, hemos estado

satisfechos con este enfoque. Pero claramente un enfoque más objetivo o más

fisiológico debe ser desarrollado.

Recomendaciones:

1) Una comparación cuantitativa de la relación proporcional entre la señal EMG y la

fuerza limitada a una buena regulación de la contracción isométrica en cada articulación

puesta a prueba se ve obligado a limitar las contribuciones del torque de otros músculos

de interés.

2) La fuerza y la señal EMG no está monótonamente relatada en un sentido instantáneo.

Los análisis dependen de una relación instantánea que debe tratarse como estocástica.

Para obtener una casi monótona relación entre la fuerza y la señal EMG, el filtro de

señal con una ventana ancha de 1 segundo.

3) Cuando se obtienen mediciones de fuerza constante de contracción isométrica, confirma

que no hay unidades motoras activadas a su límite. Esta situación puede ser evitada

particularmente en casos donde el nivel de fuerza es bajo y la amplitud de la

marginalidad de contratación es alta.

4) Evitar contracciones anisométricas. Si los datos para cada contracción deben ser

analizados cuantitativamente, el uso de contracciones debe ser la menor cantidad de

acortamiento y la más baja velocidad, y la interpretación de los resultados con cuidado

y precaución.

5) Si las contracciones anisométricas repetitivas deben ser analizadas, elegir una época de

datos de una parte fija en el ciclo de la actividad y los parámetros del monitor de señal

como los ciclos de progreso.

6) Cuando se normaliza la amplitud de señal del EMG, hacerlos en valores menores que el

80% de MVC. Por encima de este nivel, la señal EMG y la fuerza (torque) es

excepcionalmente inestable y no proporcionan un adecuado punto de referencia.

7) La medida de MVC por elección del mayor valor de 3 intentos consecutivos del

máximo valor, con el periodo restante de al menos 2 minutos entre contracciones. Dejar

que el sujeto escoja su propio rango de fuerza para alcanzar el valor máximo. La postura

del sujeto puede ser similar pero no idéntica a l asumida durante el test actual. Repetir

esta medición cada vez que las condiciones experimentales cambien.

Problemas por solucionar: 1) El desarrollo de una detección de superficie significa que podría seguir el movimiento

de las fibras musculares. (Esta aproximación podría mejorar la estacionariedad de la

señal y proporcionar una base cuantitativamente racional sobre la detección de la señal

EMG de la medición de torque durante contracciones anisométricas, aunque las fuerzas

de longitud y las de inercia requieren de consideración.)

2) El desarrollo de una línea de medición de la estacionariedad de la superficie de la señal

EMG. (Esta aproximación debe proporcionar una medición de la estacionariedad de la

señal cuando ésta siendo detectada.)

3) El desarrollo de mediciones por cada fuerza absoluta producida por un músculo puede

ser significativamente estimada con una exactitud de +/- 5% directamente de la

superficie de la señal EMG detectada cerca del músculo. La fuerza constante y la

variación de fuerza en la contracción isométrica puede ser dirigida primero. (Esta

aproximación podría requerir nuevas mediciones para detectar la señal EMG.)

4) ¿Cómo las fibras musculares trasmiten fuerzas totalmente al músculo? a) Cuándo una

fibra muscular se contrae, ¿es la fuerza trasmitida longitudinalmente a través de la fibra

o es solo trasmitida Radialmente vía interconexiones a través de la fibra? b) Hay más

pruebas de que en la mayoría de los músculos las fibras no atraviesan la longitud del

músculo. ¿Cómo es producida la fuerza por una trasmisión de la fibra al tendón del

músculo?

5) ¿Es el músculo generador de fuerza homogéneamente en la totalidad de su volumen?

(Esta es una función de la homogeneidad del tejido muscular, la distribución de las

fibras dentro de la unidad motora, la distribución de las unidades motoras dentro del

volumen del músculo, y la arquitectura del músculo adjunto al hueso u otros tejidos.

Este conocimiento es particularmente necesario cuando se consideran músculos que son

anchos y cortos. En estos casos, los vectores de fuerza resultantes pueden alterar sus

ángulos de acción como función del nivel de fuerza. Este conocimiento puede también

ser útil para el refinamiento de modelos biomecánicos.)

6) Descripción de la anisotropía y de la falta de homogeneidad de tejido muscular, fascia,

grasa y piel. (Este conocimiento puede ser útil para describir cómo la amplitud y

espectro de frecuencia de la señal EMG es alterada por tejidos entre las fibras activas y

los electrodos.)

7) El perfeccionamiento y desarrollo de correcciones anatómicas y modelos biomecánicos

detallados del sistema músculo esquelético. (cada modelo puede posibilitar el cálculo de

vectores de fuerza y del centro instantáneo de rotación de las articulaciones de modo

que los torques y fuerzas puedan ser calculadas durante el movimiento.)

La señal de EMG como índice de fatiga

¿Es la señal de EMG detectada y recordada con máxima fidelidad? Cómo debe

ser analizada la señal de EMG? donde se origina la señal detectada de EMG? ¿Es la

señal de EMG lo suficientemente inmóvil para el análisis e interpretación que se

quiere?

En el estudio de la biomecánica humana, a menudo se desea tener los medios

para evaluar la fatiga de los músculos que están implicados en el funcionamiento de una

tarea. Los fisiólogos se han acostumbrado a la utilización de la salida de fuerza de un

músculo como el índice de fatiga de músculo. En particular, el punto en que una

contracción no puede ser sostenida durante más tiempo (punto de fracaso) ha sido

generalmente designado como el punto en el músculo se ha fatigado. Esto implica que

la fatiga ocurre en un punto específico en el tiempo; una noción que es inconsistente con

el concepto de fatiga aceptada por ingenieros y científicos físicos. El uso del punto de

falla trae consigo algunas desventajas prácticas. Por ejemplo, la fatigo solo es detectada

después de que ha ocurrido. Este acercamiento tendría poco uso en aplicaciones clínicas

y ergonómicas donde es común que se desee tener indicaciones de lo que precede a la

falla de modo que se puedan tomar las medidas adecuadas. Además, hay al menos tres

factores de confusión:

1) Durante una contracción voluntaria, la fuerza de un músculo individual no es a

menudo directamente accesible, y el torque monitoreado puede no representar

fielmente la fuerza del músculo de interés.

2) Durante una contracción submáxima, es posible mantener el torque aceptablemente

constante en un sensor macroscópico, pero hay procesos fisiológicos y bioquímicos

dependientes de tiempo que alteran microscópicamente los medios para generar

fuerza durante una contracción sostenida. Estos procesos incluyen:

Unidades motores deben ser reclutadas y re-reclutadas; esto no ha sido probado

mas allá de dudas, pero es aun probable

Las tasas de disparo de la mayoría de las unidades motoras disminuye

Y la fuerza de contracción de las unidades motoras aumenta en amplitud durante contracciones sostenidas.

El punto de falla es una función de ambos factores tanto fisiológicos como

psicológicos y es dificultoso saber con precisión la relación causal de cada una con el

punto de falla. La alternativa y, en mi apreciación, el enfoque preferible es aprovechar

la característica espectral conocida de la señal de EMG detectada durante una

contracción sostenida. (la modificación del espectro se manifiesta principalmente como

una compresión acompañada de una alteración en la asimetría de la forma). Medios para

el seguimiento y la cuantificación de la modificación del espectro durante la contracción

sostenida proporcionan índices de fatiga que describen la evolución temporal de la

fatiga relacionada con procesos fisiológicos y bioquímicos. Tal enfoque proporciona al

menos dos ventajas sobre el enfoque de la fatiga contráctil:

a) La fuerza contráctil sólo puede ser convenientemente medida por el control del

torque de una articulación más que lo que un músculo puede contribuir. En

cambio, la señal de la EMG puede detectar músculos individuales, por lo tanto,

el índice de fatiga espectral variable puede ser utilizado para describir el

comportamiento de músculos individuales.

b) La modificación del espectro progresa continuamente desde el inicio de la

contracción, proporcionando así una indicación de la velocidad del proceso de la

fatiga a principios de la contracción. La fatiga contráctil, comúnmente medida, requiere

el gasto de un esfuerzo considerable antes de ser medibles.

Dado que ambos mecanismos que provocan la modificación EMG espectral y

aquellos que generan la fuerza sufren cambios durante la progresión de la fatiga, es

inevitable preguntarse si existe una relación entre los dos. La respuesta es

indudablemente si. La pregunta más interesante es si la relación es causal. Este

problema no es claro en este momento, y una cantidad considerable de trabajo se

requiere antes que se puedan hacer declaraciones significativas ara iluminar este tema.

Sin embargo, la falta de prueba de una relación causal, no se oponen

lógicamente a la utilización del índice de fatiga espectral, especialmente cuando la

evidencia empírica pone de manifiesto su utilidad.

La modificación del espectro pueden ser monitoreados y se cuantifica por el

seguimiento de algunos de los indicadores característicos de el espectro de frecuencias,

tales como la mediana, media o el modo de frecuencia del espectro, o, alternativamente,

mediante el cálculo de una proporción de una baja frecuencia para anchos de banda de

alta frecuencia, o mediante la integración de la zona correspondiente a la disminución

de la frecuencia media. Prefiero la frecuencia media porque es menos sensible al ruido,

menos sensible a la señal de aliasing, y en la mayoría de los casos es más sensible a los

factores bioquímicos y fisiológicos que ocurren dentro de los músculos durante las

contracciones sostenidas. Sin embargo, la estimación de la frecuencia mediana es más

variable, en gran parte debido a la inestabilidad del espectro de la señal EMG en

frecuencias más bajas. Sin embargo, filtro digital de tres puntos reduce la variabilidad

de la estimación a la de la media frecuencia. Para una revisión comprensiva referirse a

De Luca (1984). Los eventos de modificación espectral descritos arriba, están

representados gráficamente en la figura 9.

Figura 9: Una explicación esquemática de la modificación del espectro que se produce

en la señal EMG durante contracciones sostenidas. El índice de fatiga muscular está

representado por la frecuencia media del espectro.

Queda ahora por explicar los factores que provocan este fenómeno. Hay dos

principales propiedades de la señal EMG que pueden afectar el espectro de frecuencia:

1) la conducta de tiro de las unidades motoras, y 2) la forma del MUAP(potencial de

acción de unidad motora). El efecto dominante de la tasa de disparo de la unidad motora

se limita a la frecuencia vecina del valor de la tasa de disparo promedio (15 a 25 Hz).

Los segundos armónicos de las tasas de disparos son considerablemente más pequeños

que el primer armónico y ellos se producen con una frecuencia al doble que el primer

armónico, en los que están abrumados por la energía de las formas MUAP.

La variación de las tasas de disparos determinará la amplitud del pico de

frecuencia que representa la tasa de disparos, por lo tanto, cualquier influencia se

limitará a la misma región. Sincronización de los despidos de la unidad motora, que

abusa mucho de propiedad de la señal EMG que ha sido convenientemente e

indebidamente acusados de contribuir a la modificación espectral y el aumento asociado

de la amplitud de la señal EMG, no puede de manera significativa el efecto de

características espectrales de la señal EMG por dos razones. En primer lugar, se puede

demostrar matemáticamente que las interacciones entre las tasas de disparo contribuirá

componentes de frecuencia en la región de la frecuencia de los disparos valores de

velocidad. Más importante aún, la sincronización se ha demostrado que se producen en

pequeñas dosis (menos de 8% de los despidos) y en explosiones de dos a tres despidos

que se producen esporádicamente. Todos estos efectos relacionados con los despidos

son se refleja en el espectro de la señal EMG en las frecuencias vecinas de 15 a 25 Hz

para la mayoría de las contracciones en la mayoría de los músculos. Es aconsejable (y se

ha recomendado en este documento) que, a fin de de mantener la estabilidad de la señal,

mejorar la estacionalidad y eliminar los artefactos de movimiento, la señal EMG se debe

detectarse con un corte de baja frecuencia de 20 Hz. Por lo tanto, la mayor parte de la

contribución de las características de tiro de las unidades motoras no se incluirá en la

señal EMG detectada.

Queda para el comportamiento de las formas de los MUAP ofrecer una

explicación de la modificación del espectro de la señal EMG. Si uno observa la forma

del potencial de acción compuesto de un músculo durante una contracción sostenida, se

verá que el tiempo de duración del potencial de acción aumenta el potencial como el

tiempo de los aumentos de la contracción. Se puede demostrar matemáticamente que

este comportamiento de la forma del potencial de acción de la unidad motora podría

causar una compresión en el espectro de la señal EMG. Existen numerosos informes en

la literatura que dan fe de la duración cada vez mayor de la MUAP. Recientemente, en

el Centro de Investigación Neuromuscular, hemos demostrado que aproximadamente el

65% de este aumento puede explicarse por la medida concurrente de disminución de la

velocidad de conducción del potencial de acción. Hemos también demostrado que la

disminución en la velocidad de conducción está causalmente relacionada con la

disminución en el pH del líquido que baña el rededor del músculo. Además, se sabe que

durante las contracciones sostenidas, el pH del líquido intersticial mientras el ácido

láctico se acumula en el entorno de la membrana durante la progresión de la

contracción.

Para entender mejor los factores que alteran la forma de la MUAP, nos referimos

a la figura 1, que describe la interacción de todos los factores que afectan a la señal

EMG y aislar a los que tienen un impacto en la forma del MUAP al comienzo de una

contracción. Algunos acuerdos con la configuración del electrodo,

algunos con la ubicación y orientación, otros con la arquitectura del músculo y tejidos

entre las fibras activas y el electrodo, y otros con eventos fisiológicos y bioquímicos.

Estos factores son representados en un diagrama de bloques en la Figura 10. Si

se realiza una contracción anisométrica, todos estos factores influirán en la forma del

MUAP y las influencias causales son muy difíciles de identificar. Por esta razón,

no se recomienda analizar el espectro de la señal EMG detectada durante las

contracciones anisométricas.

Sin embargo, durante una contracción isométrica, las propiedades espaciales de

filtrado de la detección de acuerdo se fijan y se mantienen constantes. Si la contracción

isométrica se mantiene a fuerza constante, el reclutamiento de unidades motoras es poco

probable que ocurra y el tamaño medio de las fibras musculares se mantiene activa

constante. Así, para una fuerza constante de contracción isométrica, los únicos factores

que afectan al MUAP son la velocidad de conducción y la zona de despolarización de

las fibras musculares. Además, si la contracción es lo suficientemente fuerte como para

ocluir el flujo sanguíneo en el músculo, el único factor conocido que afecta a la

velocidad de conducción es la cantidad de H+ y K+ intersticial, con la influencia casual

de H + es mucho mejor estudiado. En la mayoría de los músculos de las extremidades y

la espalda, el flujo sanguíneo se obstruye en aproximadamente el 30% de la CVM.

La temperatura del músculo desempeña un papel insignificante. Para la mayoría

de las submáximas, las contracciones de corta duración (menos de 15s), el aumento de

la temperatura en el músculo no es superior a 0,5 º C, lo que aumentaría la velocidad de

conducción en aproximadamente 1,5%. Sin embargo, queda el efecto del tamaño de la

zona de despolarización en la velocidad de conducción, el valor de su influencia no se

conoce todavía.

Así, por contracciones isométricas de fuerza constante por encima del 30% de la

CVM, la modificación del espectro de la señal de la EMG se debe principalmente a la

acumulación de ácido láctico (un subproducto del metabolismo de la contracción de las

fibras musculares). Este punto debe hacerse modestamente con cierta reserva porque los

efectos posibles de otros iones y otros factores no han sido estudiados. No obstante, los

conocimientos actuales indican que al analizar correctamente la señal EMG, detectada

sin dolor y no invasiva fuera del cuerpo, es posible medir cuantitativamente

y monitorear la cantidad de subproductos bioquímicos producidos en un músculo

individual durante una contracción sostenida. Esta es una asociación emocionante que

lleva a muchas aplicaciones prácticas.

Figura 10: Factores que afectan la forma del potencial de acción de la unidad motora

durante una contracción sostenida. Las áreas sombreadas indican los factores

conocidos que son modificados en función del tiempo durante una contracción

sostenida de fuerza constante de más de 30% de la CVM. Las áreas oscuras

sombreadas indican otros posibles factores influyentes, cuyos efectos aún no han sido

establecidos.

Debería ser evidente ahora que cuando se utilizan los índices de fatiga espectral,

es necesario considerar y seguir algunas directrices prácticas. Considere los siguientes

puntos que se desprende de las interacciones que se muestran en la Figura 1 y Figura 6:

De configuración de electrodos

1) configuración de electródos: La distancia entre las superficies de detección de un

electrodo determina el ancho de banda de las características de filtrado de la

configuración diferencial. Por lo tanto, si la frecuencia media, o cualquier otra

medida del espectro de frecuencias de la señal EMG, se pueden comparar entre

las contracciones, deben ser utilizados la misma configuración de electrodo y

dimensiones.

2) Ubicación del electrodo: Como se recomendó anteriormente, el electrodo debe

ser colocado entre la unión miotendinosa y la zona de inervación más cercana.

Esto es particularmente importante cuando las variables espectrales de la señal

se van a medir. Si un electrodo diferencial se sitúa en la proximidad de un punto

motor, detectará la superposición de los potenciales de acción que tienen fases

positivas y negativas y que pasa por el electrodo con retrasos de tiempo

relativamente pequeñas entre ellas. El resultado de sustracciones de corto

intervalo de tiempo genera altas frecuencias que aumentan el contenido de

energía en el extremo de alta frecuencia del espectro de la señal EMG y por lo

tanto pueden producir un mayor valor para la frecuencia media. Las zonas de

inervación puede ser localizadas a través de la aplicación de un estímulo

eléctrico a la piel por encima del músculo y la localización de los puntos donde

la mínima cantidad de corriente es necesaria para producir una mínima

fibrilación perceptible del músculo. Como alternativa, la superficie por encima

del músculo puede ser escaneada con un electrodo de superficie matriz durante

una contracción de bajo nivel para determinar la ubicación en la que las fases del

MUAP se invierten.

3) Orientación del electrodo: Las superficies de detección de los electrodos debe

estar orientada de manera que crucen perpendicularmente la longitud de las

fibras musculares. La longitud de las fibras que atraviesan la distancia

entre la detección de superficies determina la cantidad de tiempo necesario para

que los potenciales de acción recorrer la distancia. Teniendo en cuenta que se

fija el espaciado entre la detección de superficie, el valor de la velocidad de

de conducción aparente estará en función del coseno del ángulo entre las fibras y

la superficie de detección. Como se mencionó anteriormente, el valor estimado

de la velocidad de conducción afecta a la frecuencia de la ampliación del

espectro y, por consiguiente el valor de los parámetros espectrales. Si el

electrodo está situado cerca de la unión miotendinosa hay otra preocupación,

esto es, el truncamiento del potencial de acción, ya que alcanza la más alta

impedancia del tendón. Este truncamiento tiende a introducir características

fuertemente con los potenciales de acción, que a su vez aumentan la

contribución de alta frecuencia para el espectro de la señal EMG.

4) Interferencia: Debido a que las señales procedentes de otros músculos en

general, viajan a través de grandes distancias para alcanzar el electrodo, que será

sometido a más espacial de filtrado (filtro de paso bajo). Por lo tanto, se

contendrá menos energía en las frecuencias más altas. La inclusión de las

señales de interferencia en el detectados De la señal EMG se distorsiona el

espectro de frecuencias a las frecuencias más bajas, lo que reduce el valor de

de la frecuencia media y, posiblemente, alterar el ritmo de descenso durante la

contracción. Esta influencia es especialmente perjudicial si los músculos

agonistas y antagonistas alterar su contribución a la par durante el la

contracción, un acontecimiento que tiene especial interés cuando la patología

está presente.

5) Tejido subcutáneo: Comparación de los parámetros espectral de señales de EMG

detectado en lugares similares entre los sujetos, o de diferentes lugares dentro de

los sujetos, requiere cautela. El importe de subcutánea (graso) del tejido entre los

electrodos y las fibras de activos determina la cantidad de filtrado espacial a que

está sometida la señal. Cuanto mayor es el espesor del tejido, mayor es el de

paso bajo de filtrado. Así, el tejido subcutáneo adicional reduce el valor de la

frecuencia media.

6) Diámetro de la fibra: La velocidad de conducción de la fibra muscular es

proporcional al poder (parte de) su de diámetro. Por lo tanto, los músculos con

las fibras de mayor diámetro, como los que generalmente pertenecen a una

mayor las unidades motoras de umbral, tendrán una mayor velocidad de

conducción media, que, a su vez, cambiará la frecuencia de hacia el rango de

espectro de alta frecuencia y por consiguiente aumentar el valor de la mediana

frecuencia. Este efecto se puede observar cuando la salida de la fuerza muscular

aumenta, pero la sensibilidad es de baja (0,16 Hz / MVC%). Sin embargo, las

distinciones sobre la base del tamaño de la fibra se espera que la resultado del

ejercicio cuando la hipertrofia de las fibras musculares, como resultado de la

falta de uso, donde las fibras musculares la atrofia, y entre los músculos de

género diferente, porque los hombres generalmente tienen las fibras de mayor

diámetro. Tenga en cuenta que estos tres últimos todavía necesario convencer a

los efectos de garantía de experimentación.

7) La estabilidad de la señal: Incluso durante una fuerza constante de contracción

isométrica, la cuestión de la estabilidad de la señal EMG plantea problemas que

requieren una estrecha vigilancia de la señal como se detecte. Por ejemplo, si la

salida de fuerza del músculo es perfectamente estable, las unidades de motor en

el borde de la contratación y en las proximidades del electrodo podría comenzar

el fuego y ser detectado. Si estas unidades tienen fibras que están cerca de la

superficie del músculo, que contribuiría significativamente a la energía de la

señal y sus características de frecuencia podría alterar la forma del espectro de la

señal EMG impredecible. En consecuencia, el valor de la frecuencia media

también varían de forma impredecible.

8) Contracciones Anisométricas: Si la técnica espectral es que se aplicará a las

contracciones dinámicas, que a menudo son de interés en estudios biomecánicos,

la frecuencia media se calculará sólo cuando se

la señal EMG es bastante parado y detectado en la misma fase durante una

contracción dinámica repetitiva.

Recomendaciones:

14) Es preferible utilizar la mediana de la frecuencia como el índice de fatiga calculada

a partir del espectro de frecuencias de la señal EMG. La frecuencia media también

podría ser utilizada.

15) En el cálculo de las variables espectrales, limitar la contracción muscular a uno que

es isométrica, constante la fuerza y de más del 30% de la CVM.

16) Al comparar el espectro, entre los sujetos, utiliza el mismo electrodo (sobre todo

con el mismo entre la detección de las superficies de separación) y colocarlo en una

posición similar con respecto a la inervación las zonas y la inserción del tendón. (Puntos

de referencia anatómica de superficie generalmente no son adecuadas

porque las zonas de inervación, no pueden estar situados en partes similares del

músculo entre los sujetos.) También considerar el efecto del tejido subcutáneo.

Problemas de resolución:

10) Es una variable del espectro único, como la frecuencia media, una representación

suficiente para la vigilancia de la modificación del espectro de la señal EMG durante

una fuerza constante de contracción isométrica? (Durante una la contracción sostenida,

es posible que la forma de los cambios del espectro de frecuencias para que la señal de

no sufre una compresión de frecuencia simple. Si es así, una variable que controla la

forma de la el espectro será necesario.)

11) ¿Qué factores, distintos de la velocidad de conducción, afectan a la forma de la

MUAP durante contracciones isométricas sostenidas de fuerza constante? (Tenga en

cuenta la longitud de la zona de la despolarización y documentar mejor la

la influencia de los iones K + que se acumulan fuera de la membrana muscular durante

la contracción sostenida.)

12) ¿Puede un fiable cuantitativo índice de fatiga espectral que está causalmente

relacionado sólo a bioquímicos y los procesos fisiológicos en el músculo se desarrollará

de la fuerza variable en contracciones isométricas e para las contracciones

anisométricas? a) ¿Es posible explicar el efecto de la velocidad de conducción de la

progresivamente las unidades motoras de umbral más alto, y lo variable es el cambio en

la conducción de media velocidad en unidades de mayor umbral de motor son

contratados? b) ¿Es posible dar cuenta de la influencia de la no-fisiológicas y no los

factores bioquímicos que afectan a la señal EMG durante las contracciones

anisométricas?

13) Durante una contracción sostenida es el comportamiento de los parámetros

espectrales de la señal EMG relacionados con la el comportamiento de la fuerza? Es la

relación de causalidad? ¿El comportamiento de los parámetros espectrales predecir

el comportamiento de la fuerza? (Estas son preguntas básicas que proporcionará un

importante vínculo entre electromiografía y Biomecánica.)

14) ¿la modificación del espectro se utiliza para estimar la relación entre el tipo de

fibras en el músculo? (Esta técnica podría servir como un no-invasiva "biopsia

eléctrica". Podría ser utilizado para estimar la fibra composición del tipo de los

músculos en función del ejercicio o para identificar patológicos y la edad afectados por

composición del tipo de fibra.)

15) ¿variables del espectro de EMG se utiliza para estimar el promedio del diámetro de

las fibras musculares? (Esta técnica podría servir para medir de forma no invasiva la

hipertrofia muscular y atrofia.)

16) ¿Es posible eléctricamente hacer un mapa de la superficie anterior del músculo de

manera que las zonas de inervación, longitud y orientación de la fibra muscular puedan

ser fácilmente identificadas? (Esta técnica podría ser útil en la identificación del lugar

para colocar el electrodo y el estudio normal y anormal de la morfología del músculo.)

RESUMEN DE LAS RECOMENDACIONES

1) Configuración diferencial de electrodos:

• Detección de superficies que consiste en dos barras paralelas: cada 1,0 cm de

longitud, de 1-2 mm de ancho, 1,0 cm de distancia

• ancho de banda de 20 a 500 Hz con una roll-off, al menos, 12 dB / octava

• Relación de rechazo de modo común> 80 dB

• Ruido <2 RMS uV (20 - 400 Hz)

• Impedancia de entrada> 100 mcg ohmios

2) Localizar el electrodo en la línea media del vientre muscular, entre la unión

miotendinosa y la zona de inervación más cercana, con la detección de superficie

orientada perpendicularmente a la longitud de las fibras del músculo. Utilice la

estimulación eléctrica o la superficie del mapa eléctrico para localizar las zonas de

inervación.

3) Utilice un valor eficaz de la señal para la medición de la amplitud de la señal EMG

voluntariamente provocada

4) mida el tiempo de activación en todos los tipos de contracciones.

5) limite la resolución de los tiempos de encendido y apagado por 10 ms cuando se

compara los músculos y los sujetos

6) Asegúrese de que la señal se origina en el músculo de interés, por las pruebas de

interferencia. Utilice la técnica del doble diferencial, la técnica de espectro de

frecuencias o la técnica de electrodos múltiples.

7) Una comparación cuantitativa de la relación proporcional entre la señal EMG y la

fuerza debe ser limitada y regulada en contracciones isométricas en el que la

articulación que se está probando se ve obligada a limitar las contribuciones de torques

de otros músculos de único interés

8) La fuerza y la señal EMG no están monótonamente relacionadas en un sentido

instantáneo. Los análisis que dependen de una relación instantánea deben tratar la

relación como estocásticos. Para obtener una relación casi monótona entre la fuerza y la

señal EMG, filtrar la señal con una amplitud de ventana de 1 s.

9) Cuando se obtienen las mediciones de fuerza constante de las contracciones

isométricas, confirman que no hay las unidades motoras activas en el borde de su límite.

Esta situación se debe evitar en particular en los casos donde el nivel de la fuerza es

bajo y la amplitud de contratación MUAP es alta.

10) evitar las contracciones anisométricas. Si los datos de estas contracciones se van a

analizar cuantitativamente, use las contracciones que tienen la menor cantidad de grasa

y la más lenta de velocidad, e interpretar los resultados con cuidado y cautela.

11) Si las contracciones repetitivas anisométricas se deben analizar, elegir un segmento

de datos de una parte fija en el ciclo de actividad y seguimiento de los parámetros de la

señal como de los progresos y ciclos.

12) Cuando la normalización de la amplitud de la señal EMG, lo hacen a valores

inferiores al 80% de la CVM. Por encima de este nivel, la señal EMG y la fuerza (par)

son excepcionalmente inestables y no proporcionan un adecuado punto de referencia.

13) Medida de la MVC, eligiendo el mayor valor de tres intentos consecutivos de llegar

a la máxima de valor, con un período de descanso de al menos 2 minutos entre las

contracciones. Que el objeto de elegir libremente su propio tipo de fuerza para alcanzar

el valor máximo. La postura del sujeto debe ser similar si no idéntica a la que asumidos

durante la prueba real. Repita esta medición cada vez que las condiciones

experimentales cambien.

14) Es preferible utilizar la mediana de la frecuencia como el índice de fatiga calculada

a partir del espectro de frecuencias de la señal EMG. La frecuencia media también

podría ser utilizada.

15) En el cálculo de las variables espectrales, limitar la contracción muscular a uno que

es isométrica, constante la fuerza y de más del 30% de la CVM

16) Al comparar el espectro, entre los sujetos, utiliza el mismo electrodo (sobre todo

con el mismo entre la detección de las superficies de separación) y colocarlo en una

posición similar con respecto a la zona de inervación y la inserción del tendón. (Puntos

de referencia anatómica de superficie generalmente no son adecuadas porque las zonas

de inervación pueden no estar situadas en partes similares del músculo entre los

sujetos.) También considerar el efecto del tejido subcutáneo.

RESUMEN DE LOS PROBLEMAS DE RESOLUCION

1) Requieren la eliminación o la reducción sustancial de interferencia de otros

músculos. Hasta quiere decir hacer así están disponible, un camino de fácilmente

identificar la presencia de señales de interferencia es necesario. (Esto es una

exigencia esencial para todos los usos de la superficie EMG la señal.)

2) Un estado de acuerdo con - sobre el medio para determinar el SOBRE - de las veces

de una activación de músculo requieren.

3) El desarrollo de una detección superficial quiere decir que seguiría el movimiento de

las fibras de músculo. (Este acercamiento mejoraría la inmovilidad de la señal y

proporcionaría una base racional para cuantitativamente relacionar la señal de EMG

descubierta con el momento de rotación moderado durante contracciones

anisométricas, aunque los efectos de longitud de fuerza y fuerzas de inercia dejen y

requieran la consideración.)

4) Desarrollo de los medios para la medida en línea de la inmovilidad de la superficie

EMG señal. (Este acercamiento proporcionaría una medida de la inmovilidad de la

señal mientras que se está detectando la señal.)

5) El desarrollo de medio por el cual la fuerza absoluta producida por un músculo

significativamente puede ser estimada con una exactitud de +/-el 5 % directamente

de la superficie EMG la señal descubierta encima de un músculo. La fuerza

constante y contracciones isométricas que varían fuerza deberían ser dirigidas

primero. (Este acercamiento requeriría el nuevo medio para descubrir la señal de

EMG.)

6) ¿Cómo transmiten las fibras de músculo la fuerza en todas partes del músculo? ¿a)

Cuándo una fibra de músculo se contrae, es transmitida la fuerza longitudinalmente

a lo largo de las fibras o también es transmitido radialmente vía interconexiones

entre las fibras? b) hay pruebas crecientes que en la mayor parte de músculos las

fibras no atraviesan la longitud del músculo. ¿Cómo es producida la fuerza por una

fibra transmitida al tendón del músculo?

7) ¿Genera un músculo la fuerza homogéneamente en todas partes de su volumen?

(Esto es una función de la homogeneidad de los tejidos de músculo, la distribución

de las fibras dentro de una unidad de motor, la distribución de las unidades de motor

dentro del volumen del músculo, y la arquitectura del accesorio de músculo al hueso

u otros tejidos. Este conocimiento es en particular necesario considerando los

músculos que son amplios y cortos. En estos casos el resultado fuerza vector puede

cambiar su ángulo de acción como una función de nivel de fuerza. Este

conocimiento también sería útil para los refinamientos de modelos biomecánicos).

8) Descripción de la anisotropía e inhomogeneidad del músculo, letrero, tejidos gordos

y de la piel. (Este conocimiento sería útil para describir como la amplitud y el

espectro de frecuencia de la señal de EMG son cambiados por los tejidos entre las

fibras activas y el electrodo.)

9) El refinamiento y el desarrollo posterior de modelos biomecánicos anatómico

correctos y detallados del sistema músculo esquelético. (Tales modelos permitirán el

cálculo de los vectores de la fuerza y el centro de la rotación instantáneo de los

empalmes para poder calcular esfuerzos de torsión y fuerzas durante el

movimiento.)

10) ¿Es una variable sola espectral, como la frecuencia mediana (media), una

representación suficiente para supervisar la modificación espectral de la señal de

EMG durante una fuerza constante la contracción isométrica? (Durante una

contracción sostenida, es posible que la forma del espectro de frecuencia se cambie

de modo que la señal no sufra una compresión de frecuencia simple. Si es así,

requerirán una variable que supervisa la forma del espectro. ¿)

11) Qué factores, además de la velocidad de conducción, afectan la forma del MUAP

durante contracciones isométricas sostenidas de fuerza constante? (Considere la

longitud de la zona de despolarización y el mejor documento la influencia de K +

los iones que se acumulan fuera de la membrana de músculo durante contracciones

sostenidas.)

12) ¿Puede un índice cuantitativo de fatiga del espectro ser fiable cuando está

relacionado sólo a los procesos bioquímicos y fisiológicos, en un músculo que

desarrolló fuerza, variando en contracciones isométricas y contracciones anisometricas?

a) ¿Es posible explicar el efecto de la velocidad de conducción de las unidades motoras

con umbrales progresivamente más altos, y lo variable que es el cambio en la velocidad

promedio de conducción en las unidades motoras de mayor umbral que son reclutadas?

b) ¿Es esto posible de explicar no por la influencia de los factores fisiológicas ni los

bioquímicos que afectan a la señal EMG durante contracciones anisometricas ?

13) Durante una contracción sostenida, el comportamiento de los parámetros espectrales

de la señal EMG esta relacionada con el comportamiento de la fuerza?

La relación es casualidad? a) ¿el comportamiento de los parámetros espectral predice el

comportamiento de la fuerza? (Estas son preguntas básicas que proporcionará un

importante vínculo entre electromiografía y Biomecánica.)

14) ¿puede la modificación espectral ser utilizada para estimar el tipo de fibras en el

músculo? (Esta técnica

podría servir como una no-invasiva "biopsia eléctrica". Podría ser utilizado para estimar

la composición de la fibra, identificar la función los músculos en el ejercicio o para

identificar patologías, la edad tipo de componente de la fibra afectados

15) ¿puede las variables del espectro del EMG ser utilizadas para estimar el promedio

del diámetro de las fibras musculares? (Esta técnica podría servir para medir de forma

no invasiva la hipertrofia y atrofia muscular.)

16) ¿Es posible mapear eléctricamente sobre la superficie del músculo de manera que

las zonas de inervación, longitud y orientación pueden ser fácilmente identificados?

(Esta técnica podría ser útil en la identificación del

lugar para colocar el electrodo y el estudio de la morfología normal y anormal del

músculo.)

ASUNTOS DE CONVENIO INTERNACIONAL

En su mayor parte, la discusión en este documento fue presentada un cuadro de las

cuestiones que requieren una consideración.

Cuando se detecta la señal EMG y la fuerza(torque) se utiliza para describir el estado de

un músculo activo. Muchas de las cuestiones no pueden ser completa o sustancialmente

dirigidas con los conocimientos actuales, pero, por fortuna, algunos pueden. En estos

casos, las recomendaciones se han presentado y las puse adelante para ser examinados

por la comunidad científica en general. Estas recomendaciones se ofrecen en el espíritu

de comenzar una amplia base de acuerdos para regular el uso de la electromiografía de

superficie. Asimismo, deben demostrar el uso para la enseñanza del profesional en el

arte y la ciencia de la electromiografía superficie y de la vigilancia contra el mal uso y

abuso que llevan a interpretaciones incorrectas.

Propongo que los siguientes temas han sido suficientemente estudiados y han tenido un

impacto general sobre la electromiografía de superficie y Biomecánica y que son

apropiados para la generación de un consenso:

1) configuración de electrodos y dimensiones

2) la colocación de los electrodos y orientación

3) los medios para procesar la señal EMG para la amplitud y el análisis espectral

4) medios para determinar el tiempo transcurrido entre la fuerza y la señal EMG

5) Procedimiento para la determinación de MVC

6) procedimientos acordados para el establecimiento de la repetibilidad de los

parámetros de la señal EMG: - entre contracciones, cuando las condiciones

experimentales son fijas, - entre contracciones, cuando los electrodos se vuelven a

aplicar, - entre los músculos, - entre los sujetos.

Propongo que una comisión internacional, con experiencia y práctica de los

investigadores en los campos de la electromiografía de superficie y Biomecánica se

organizarán para perfeccionar y / o modificar las recomendaciones y la resolución de su

aprobación.

AGRADECIMIENTOS

Tengo una deuda de gratitud a todos los que han influido en mi forma de pensar sobre el

uso y la interpretación de la EMG. He optado por no hacer referencia a nadie

directamente porque el material discutido en este trabajo ha sido

influenciado por las declaraciones impresas de numerosas fuentes, discusiones

indocumentadas con muchos colegas

y estudiantes, y las impresiones personales que he acumulado por la observación del

trabajo de muchas investigaciones.

Para proporcionar un conjunto limitado de referencias, limitare mi expresión al respeto

y aprecio a todos los que han influido en mi forma de pensar sobre este tema.

Agradezco a mis doctores asociados. JJ Collins, M. Knaflitz, R. Merletti, SH Roy y el

Sr. LD Gilmore, por numerosos debates sobre este tema y por sus muchos comentarios

y sugerencias sobre el material en este manuscrito. Estoy especialmente agradecido al

Dr. Z. Erim, quien además de ofrecer comentarios, me asistió con el perfeccionamiento

del documento. Gracias a los Sres. L. Andrus, E. Kupa, R. Buijs, P. Foley y W.

Conley por la preparación de las figuras.

El apoyo financiero para este trabajo fue proporcionado por Liberty Mutual Insurance

Co. y departamento de servicios de Rehabilitación, Investigación y Desarrollo asuntos

de Veteranos.

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