Research on Biomedical Engineering
/doi/10.4322/rbeb.2011.003
Research on Biomedical Engineering
Original Article

Arquitetura para o processamento integrado de sinais biomecânicos e eletromiográficos

Architecture for integrated processing of biomechanical and electromyographic signals

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

Resumo

Este trabalho tem por objetivo a definição, a apresentação e a validação de uma arquitetura de instrumentação integrada e dos três módulos (Segmentador, Pré-processador e Analisador) de um programa computacional desenvolvido para facilitar o uso combinado da eletromiografia e da dinamometria isocinética, integrando os resultados de protocolos experimentais tradicionalmente aplicados às duas técnicas. A arquitetura de instrumentação foi definida com foco em três aspectos principais: a operação dos equipamentos por um único pesquisador, a adequação da resolução dos sinais biomecânicos digitais e a sincronização dos sinais adquiridos em instrumentos distintos. Um teste isocinético da articulação do joelho a 60°/s, composto por três séries com dez repetições concêntricas de intensidade máxima, foi elaborado para a validação do modelo e do ferramental desenvolvido. Os resultados revelaram a sua utilidade no estudo de sinais eletromiográficos e biomecânicos em toda a extensão ou, individualmente, em cada etapa do exercício isocinético, bem como o seu potencial na criação de bancos de sinais com estruturas padronizadas. Uma simulação na faixa entre 100° e 40° da extensão do joelho mostrou tendência coerente dos descritores eletromiográficos com o protocolo de intensidade máxima proposto: amplitude crescente, deslocamento do espectro para as baixas frequências e velocidade de condução decrescente. Estimativas do módulo Analisador para a velocidade de condução foram validadas comparando-se os seus resultados com os gerados pelo software de controle do eletromiógrafo, não apresentando diferenças significativas (p < 0,05). Os objetivos propostos foram alcançados visto que a arquitetura e o ferramental foram definidos, apresentados e validados.

Palavras-chave

Banco de sinais, Biomecânica, Dinamômetro isocinético, Eletromiografia, Teste isocinético.

Abstract

The main goal of this work is to define, present and validate an architecture of integrated instrumentation, and the three modules (Segmenter, Preprocessor, and Analyzer) of a computational tool developed to aid the simultaneous use of isokinetic dynamometry and surface electromyography. The main challenge was to bring together the results of experimental protocols traditionally applied to both techniques. The architecture was defined to focus on three main aspects: single user operation, the adjustment of biomechanical signals resolution and the synchronization of digital signals acquired in distinct instruments. An isokinetic test of knee joint at 60°/s, consisting of three sets of ten maximal concentric repetitions, was designed to validate the proposed model and the developed tools. The results showed the usefulness of proposed tools regarding the study of biomechanical and electromyographic signals over the entire length or, individually, at each stage of isokinetic exercise as well as their potential in creating banks of signals with standardized structures. A simulation in the range of 100° to 40° of knee extension showed a consistent trend of electromyographic descriptors to the proposed protocol of maximum contraction: increasing magnitude, shifting the spectrum for low frequencies and decreasing conduction velocity. Estimates of the Analyzer module for conduction velocity were validated by comparing its results with those generated by the control software of the electromyograph, showing no significant differences (p < 0.05). The objectives were achieved since the integrated architecture and the computational tool were defined, presented and validated.

Keywords

Bank of signals, Biomechanics, Isokinetic dynamometer, Electromyography, Isokinetic test.
5889fb5c5d01231a018b45cf rbeb Articles
Links & Downloads

Res. Biomed. Eng.

Share this page
Page Sections