来自开放访问数据集的人类腿部EMG信号的光谱表征,用于开发计算模型
Roberto Martins de Freitas1,2, André Fabio Kohn3
1Department of Neurological Surgery, University of Pittsburgh, Pittsburgh, Pennsylvania, United States of America.
PloS one
|April 29, 2024
概括
电肌图信号 (EMG) 的光谱特性在腿部肌肉之间有所不同. 前 (TA) 显示出较高的中位频率 (MDF) 和较短的运动单元动作潜力 (MUAP) 持续时间比脚 flexors,告知神经肌肉模型.
科学领域:
- 神经肌肉骨的建模.
- 人类运动控制器
- 生物医学信号处理
背景情况:
- 大规模的神经肌肉骨模型模拟了人类的神经肌肉功能.
- 模拟的电肌图信号 (EMG) 对于解释神经生理现象至关重要.
- 精确的EMG信号的光谱属性对于强大的模型推理至关重要,特别是在不同的肌肉中.
研究的目的:
- 描述表面EMG信号和电机单元作用电位 (MUAP) 的光谱特性.
- 为了比较不同腿部肌肉的中位频率 (MDF) 和 MUAP 持续时间 (Soleus,中位胃角半径,侧面胃角半径,前椎).
- 为在神经肌肉骨模型中验证EMG模拟提供数据集.
主要方法:
- 在5%,10%和20%的最大自愿收缩 (MVC) 时,在同位数收缩期间从20名参与者获得了表面EMG信号.
- 从低收缩力记录的EMG信号中分解的表面MUAP.
- 在指定腿部肌肉中比较干扰模式EMG和MUAP的MDF,以及MUAP持续时间.
主要成果:
- 在所有测试的收缩强度下,从前 (TA) 的干扰模式EMG信号的中位数 (MDF) 频率高于来自 Soleus (SO),中位胃角 (MG) 和侧胃角 (LG) 的频率.
- 来自TA的MUAP显示出较高的MDF值和较短的持续时间,与脚部 flexor肌相比.
- 提供了表面MUAP波形和干扰模式EMG信号的数据集.
结论:
- 肌电信号的光谱特性在背 (TA) 和脚 (SO,MG,LG) 肌肉之间有显著的差异.
- 这些发现凸显了考虑肌肉特定的光谱特征的重要性,以改善大规模神经肌肉骨模型中的EMG建模.
- 提供的数据集可以帮助开发和验证腿部肌肉EMG模拟.
