Research on Biomedical Engineering
http://rbejournal.org/article/doi/10.4322/rbeb.2012.005
Research on Biomedical Engineering
Original Article

Análise da estacionariedade do sinal de eletromiografia de superfície nas fases do exercício isocinético de extensão do joelho

Stationarity analysis of surface electromyographic signals on the phases of the isokinetic knee extension exercise

Schwartz, Fabiano Peruzzo; Nascimento, Francisco Assis de Oliveira; Bottaro, Martim; Celes, Rodrigo Souza

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Resumo

A dinamometria isocinética (DI) e a eletromiografia de superfície (EMG-S) são duas técnicas bastante utilizadas no estudo da força muscular. Apesar do reconhecido potencial de ambas, sua eficácia está condicionada ao bom entendimento de suas limitações. No caso da DI é importante considerar o movimento apenas durante a região de carga, ou seja, quando o dinamômetro impõe resistência à articulação em exercício de forma a manter constante a sua velocidade angular, independentemente da força aplicada pelo indivíduo submetido ao teste. Contudo, no início da região de carga ocorrem significativas oscilações da velocidade angular quando o membro em aceleração é conduzido ao estado de velocidade constante. Essa região de oscilação afeta consideravelmente a estimativa das variáveis biomecânicas de torque, velocidade e posição angular. Quanto aos sinais de EMG-S, sabe-se que em condições isométricas podem ser considerados estacionários no sentido amplo, suposição que não se aplica ao caso dinâmico em que o conteúdo de frequência do sinal muda ao longo do tempo. Técnicas utilizadas para minimizar os efeitos não-estacionários consistem em limitar a análise a um intervalo cíclico em que as mudanças mecânicas do músculo se repetem periodicamente. Nesse contexto, o presente trabalho avaliou as condições de estacionariedade do sinal de EMG-S na região de carga do exercício isocinético, visando estabelecer um intervalo dinâmico cíclico adequado ao estudo desses sinais quando adquiridos durante testes isocinéticos de extensão do joelho. Os resultados encontrados sugerem que a análise da EMG-S seja efetuada somente no trecho da região de carga em que a velocidade angular é estável.

Palavras-chave

Dinamometria isocinética, Eletromiografia de superfície, Estacionariedade de sinais, Região de carga.

Abstract

Isokinetic dynamometry (ID) and surface electromyography (SEMG) are two widely used techniques in the study of muscular strength. However, the effectiveness of both is conditioned to the good understanding of their particularities and limitations. For example, resulting data from ID tests must be considered valid only on the load range phase which is the part of the exercise where the dynamometer imposes resistance against the exercising limb in order to keep it at constant angular velocity. Data from acceleration and deceleration phases are often included in analyses and may result in spurious conclusions. Moreover, significant fluctuations of angular velocity in the beginning of the load range can considerably affect the estimate of biomechanical variables such as torque, speed and angular position. Regarding SEMG signals, they can be considered stationary in the broad sense when acquired under isometric conditions. This assumption cannot be directly applied to the case of dynamic contractions since the frequency content of the signal changes over time in this situation. Some techniques are used to minimize non-stationary effects by setting out a range in which the mechanical changes of muscles are cyclic, i.e. they are repeated periodically. Based on the features of ID and SEMG, this study aimed to find out a dynamic range with suitable stationarity conditions for the study of SEMG signals during cyclical isokinetic knee extension tests. The results showed that SEMG analyses should consider only the portion of the load range where angular velocity is stable, i.e. with no significant fluctuations.

Keywords

Isokinetic dynamometry, Surface electromyography, Stationarity of signals, Load range.
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Res. Biomed. Eng.

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