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[국내논문] 등장성 운동 시 근전도 중앙주파수 데이터의 잡음 제거 방법
Noise Reduction Methods for the EMG Median Frequency Data in Fatiguing Isotonic Exercise 원문보기

한국전문물리치료학회지 = Physical Therapy Korea, v.8 no.4, 2001년, pp.31 - 43  

조상현 (연세대학교 보건과학대학 재활학과 및 보건과학연구소)

초록
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19명의 건강한 성인 남자의 우세팔쪽 위팔두갈래근에서 피로가 생길 때까지 2.4초를 하나의 주기로 팔꿉을 반복적 등장성으로 굽히고 펴서 표면근전도 신호를 얻었다. 처리과정 A 중앙주파수(MDF )는 이 신호의 0.5초 구간을 power spectrum analy sis (PSA)로 계산하였는데 상당량의 잡음이 있었다. 중앙주파수의 잡음 양을 비교하기 위해, 동일한 표면근전도에서 3번까지 신호를 받았다 (2.4초 구간을 PSA로 계산한 처리과정 B, 13 point 로 moving averages한 처리과정 C, digital low pass filter한 처리과정 D). 그리고 나서 그 신호의 주요 주파수 성분을 뽑아내었다. 위의 중앙주파수 자료와 시간간의 회귀직선을 분석하면 초기 중앙주파수, 회귀기울기, 그리고 피로지수와 같은 모수를 얻을 수 있다. 비모수 검정의 하나인 Kendall 기법으로 네 개의 처리과정간의 모수를 비교하였다. 통계결과 잡음이 처리과정 A보다 B, C, D에서 적었고, D에서 가장 적게 나타났다. 중앙주파수를 digital low pass로 여과(filtering)함으로써 앞으로 있게 될 동적 운동 시 근피로 모니터기의 신뢰도를 높일 수 있다.

주제어

AI 본문요약
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제안 방법

  • In order to characterize the time-dependent change of MDF data, the regression analysis has been used, and its derivative parameters such as initial slope, initial value and fatigue index have been employed as the fatigue determining variables in many studies (Krivickas et al, 1998; Merletti et al, 1990; Merletti et al 1995; Merletti et al, 1996; Merletti et al, 1998; Standridge et al, 1988). All of these studies obtained EMG data from isometric exercises, and the time-plot of the MDF data were close to the decreasing quasi-linear regression model. Meanwhile, it has been known that the MDF decrease is rather small because both the local muscle blood supply and muscle temperature increase due to repetitive changes in muscle length during dynamic exercise (Arendt-Nielsen and Sinkjaer, 1991; Basmajian and DelLuca, 1985; Soderberg and Cook, 1984).
  • As another complement for the problem, this study tried to synchronize the epoch of FFT to the cycle of isotonic exercise, 2.4 seconds. It reduced the noise of MDF data more or less, but other preliminary trials using FFT epoch of 2.
  • Accordingly, it was thought that the periodicity of repeated exercise can be a reason to cause noise in MDF data but it could not be the main component of it. From these findings, the focus of this study shifted from the periodicity of exercise to finding out proper methods for reducing noise in the MDF data, which was obtained with FFT epoch of .5 seconds.
  • The purpose of this study is to compare three methods including digital low pass filter in their noise reduction effect for MDF data of fatiguing isotonic exercise. If one of the methods comes out to be satisfactory, it will enable the portable muscle fatigue monitor to provide reliable MDF data and fatigue determining variables, making the machine useful in various situations of strengthening exercises.
  • Recent studies on the regression model of MDF data in fatiguing dynamic exercise, which has been scarce, revealed that it was close to linear regression model (Gamet et al, 1993; Potvin, 1997). Therefore, in this study, the linear regression model and its fatigue determining variables such as initial value, slope, and fatigue index were employed. The study on the intra-subject and inter-subject reliability of these variables in fatiguing isotonic exercise is under way in our laboratory.

대상 데이터

  • was used for picking up EMG signals. It had three circular metal disk electrodes with a diameter of 12 ㎜, which were fixed in the form of an equilateral triangle with the center-to-center distance of 20 ㎜. Among these, the active and reference electrodes were laid in the direction of muscle fiber, and the ground electrode was laid lateral or medial to those two.
  • Nineteen healthy college men volunteered for this study. None of them were athletes, had history of pathology in musculoskeletal or nervous system of the upper extremities and did regular muscle strengthening exercises.
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