通过高密度表面电肌图学增强移动转换的预测
IEEE journal of biomedical and health informatics
|March 3, 2025
概括
高密度表面电肌图 (HDsEMG) 显著改善了辅助设备的运动过渡预测. HDsEMG能够捕捉到微妙的肌肉变化,与传统方法相比,提高了准确性,即使有电极脱离.
科学领域:
- 生物医学工程 生物医学工程
- 康复技术 康复技术 康复技术
- 人类运动科学科学 人类运动科学
背景情况:
- 准确预测运动转变对于与下肢辅助技术 (如外骨和假肢) 的无整合至关重要.
- 目前使用惯性和双极电肌图 (EMG) 传感器的方法缺乏精度来检测微妙的肌肉激活变化,特别是在早期的过渡阶段.
- 这种限制阻碍了辅助设备的临床实用性和最佳性能.
研究的目的:
- 评估高密度表面电肌图 (HDsEMG) 在检测楼梯相关的运动过渡期间肌肉激活变化的有效性.
- 为了比较HDsEMG的预测准确度与传统的双极EMG方法.
- 评估HDsEMG对信号损失和减少电极数量的影响的稳定性.
主要方法:
- 使用两个高密度表面电肌图 (HDsEMG) 传感器来捕捉楼梯过渡期间的肌肉激活模式.
- 将HDsEMG数据与来自相同肌肉的双极EMG记录进行比较.
- 实现图像涂装信号处理,以模拟和评估电极信号损失的影响.
- 分析了不同时间点的过渡预测准确性,相对于toe-off和不同的电极配置.
主要成果:
- HDsEMG显著提高了过渡预测精度,从70.2%提高到91.1%,并在400毫秒的延迟下从89.8%提高到99.2%.
- HDsEMG在早期过渡阶段表现出在捕捉微妙的肌肉激活变化方面的卓越能力.
- 将电极数量减少到每肌肉21个,对性能影响最小 (88.3%的准确性).
- HDsEMG显示了对信号损失的稳定性,即使电极脱离了30%,精度也只下降了3%.
结论:
- HDsEMG在辅助技术接口的机动转换预测准确度方面取得了重大进展.
- HDsEMG检测微妙肌肉激活的能力是改善预测的关键,特别是在早期的过渡阶段.
- HDsEMG对信号损失的稳定性和优化电极分布的潜力为临床应用提供了有前途的解决方案.
