אלקטרומיוגרפיה (EMG) היא טכניקה מבוססת היטב למדידת הפעילות החשמלית שנוצרת על ידי שרירי השלד. כאשר אלקטרודות מרובים ממוקמים על שרירים שונים או אזורים נפרדים של שריר יחיד, התוצאה המתקבלת:0 (multi-channeli-channel EMG רכישת EMGPSK) מספק תצוגה עשירה, ספירואלית של דינמיקות עצביות.

האתגרים הבסיסיים ב- Multi-Channel EMG

1. Noise Contamination from Multiple מקורות

אותות EMG הם קטנים מטבעם - בדרך כלל בטווח המיקרו-וולטים - מה שהופך אותם רגישים מאוד לזיהום.בהגדרות מרובות ערוצים, הבעיה תרכובת כי כל ערוץ עשוי לחוות פרופילים שונים של רעש.

  • (FLT:0) התערבות קו-עוצמה: 1 50/60 הרץ לחים מראשי חשמל יכול להיות בעל כורח או אינדוקטיבי לתוך מובילי אלקטרודות, לעתים קרובות מחלחל האות ללא דחייה נאותה.
  • (FLT:0) ממצאים: FLT:1 תנועות כבלים, עור מתוח, ואת האצת גפיים מציג שינויים בסיס נמוך כי יכול לטשטש אותות פיזיולוגיים, במיוחד במהלך התכווצות דינמיות.
  • (FLT:0) ,Lowde-skin ממשק רעש: vard: Variations in skin Impedance בשל הזיעה, השיער, או הכנה לא מספקת גורמים לכיסויי אות לא יציבים ורעש תרמי מוגבר.
  • (FLT:0) התערבות אלקטרונית (EMI): ההרחבה 1 (למשל, מכונות MRI, יחידות דילקמיות, או אפילו שעונים חכמים) יכול להזריק רעש פס רחב.

לכל מקור רעש יש חתימה ספקטרלית מובהקת.הלח של Power-line הוא צר פס, פריטים תנועה הם מתחת 20 הרץ, ו- EMI לעתים קרובות משתרע תדרים גבוהים.טכניקה מסנן אחת לעתים רחוקות פונה כל בו זמנית, במיוחד כאשר ערוצים יש הפיכה רעש שונה.

קרוסדור: אובדן של ספקיות סודיות

קרוסקול מתרחש כאשר אלקטרודה אוספת אותות שרירים אחרים מלבד זה ישירות מתחתיו.זה בעייתי במיוחד במערך רב ערוצים המוצב על שרירים סמוכים או חופפים (למשל, שרירי פיג'ר, שרירי פרספנסיאלים) עולה מהתנהגות נפח דרך רקמות גוף - שדה חשמלי של שריר פעיל מתפשט הוא טרופי, ובאופן הדוק אלקטרודות לא יכול לבלבל בין היתר, כאשר תופעות לוואי זעירות הן מורכבות, במיוחד, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, הן מורכבות, כלומר, כלומר, הן תכונות אלקטרו-קטנות, הן מורכבות, הן תופעות לוואי, הן מורכבות, הן תופעות לוואי, הן מורכבות, הן תכונות אלקטרוקריבות, הן מורכבות, הן מורכבות, הן תופעות לוואי, הן ממין, הן תכונות שונות, הן תכונות אלקטרו-קטנות, הן תכונות שונות, הן מורכבות יותר, הן מורכבות יותר, הן תופעות לוואי, הן תופעות לוואי, הן, הן מורכבות יותר, הן מורכבות יותר, הן תופעות לוואי של שרירים, הן מרקמות שונות, הן מורכבות יותר, כאשר הן מורכבות יותר, כאשר הן מורכבות יותר, הן מורכבות יותר, הן מורכבות יותר, הן מורכבות יותר, כאשר הן מורכבות יותר, הן מורכבות יותר, כאשר הן מורכבות יותר, הן מורכבות יותר, הן מורכבות יותר, הן מורכבות יותר, כאשר הן תופעות לוואי, כאשר הן

3.התראות אלקטרודה וחידוש

איכות הנתונים של Multi-channel EMG תלויה באופן ביקורתי בקביעת אלקטרודה עקבית. עקירות קטנות ביחס לאזור הפנימי של השריר או נוטה יכול לשנות באופן דרסטי את אות amplitude, מורולוגיה ותכנים ספקטרליים. מעבר לפגישות או בין נושאים, חוסר סטנדרטיזציה מציג שגיאות שיטתיות וגמישות מוגברת.

4.העור מתדרדר וריאציות הכנה

תנופה גבוהה ומשתנה עור הוא מחסום ידוע להקלטה EMG האיכותית.בהגדרות מרובות ערוצים, כל אתר אלקטרודה חייב להיות מוכן באופן עקבי - גילוח, שחיקה, ניקוי עם אלכוהול - כדי להשיג אימפולס מתחת 10 k ⁇ .אבל מגבלות מעשיות (זמן, נוחות הנושא) לעתים קרובות להוביל לחוסר עקביות בין הערוצים.

השפעות לא-Stationarity ו- Fatigue

אותות EMG הם לא-סטציה מטבעם - התכונות הסטטיסטיות שלהם להשתנות עם כוח התכווצות, אורך שרירים, עייפות וכונן עצבי. תקליטים רב ערוצים מגבירים את האתגר הזה כי ערוצים שונים עשויים עייפות בשיעורים שונים, והפצה המרחבית של עייפות היא עצמה אובייקט של מחקר. A Analysis non-stationary Data with המסורתית Fourier-based Methods (אשר מניחים כי תנוחות) יכול לייצר תכונות מטעה.

פתרונות ופרקטיקה הטובה ביותר

1 רעש מבוסס חומרה

קו ההגנה הראשון נגד רעש הוא עיצוב חומרה חזק.מגברים שונים עם יחסים דחייה נפוצים (CMRR > 100 dB ב 60 הרץ) ביטול אותות המופיעים באותה מידה בשני קלטים - כגון לחות בעל כוח-line. A מונע-right-right-leg (DRL) מעגלים יכולים גם להפחית את ההתערבות של ה-Mode-of-channels, אלקטרודות פעיל עם מובנה-Fre-Fre-Fre-Fre-Fre-Fre-Fre-Fre-Fre-Fre-Fre-Freshreshre-Freshreshreshre-Fre-Freshreshre-Fre-Fresht-Fre-Fre-Fre-Fresht-Fresht-Freshre-Fre-Fre-Fre-Fre-Fresh-Fed-Fed-Fed-Fed-Fresht-Fresht-Fre-Freshreshreshresht-Freshreshreshresht-Freshresht-Fresht-Off-Off-

סינון בנד-pass (בדרך כלל 10-500 הרץ עבור פני השטח EMG, 20-450 הרץ עבור intramuscular) הוא סטנדרטי, אבל בחירה זהירה של פילטרים נמוכים חייב לשמור על התוכן התדירות העליון של פוטנציאל הפעולה יחידת המנוע (MUAPs), בעוד מסננים גבוהים להסיר פריטים מבלי להגביר את הרכיבים נמוכים של התכווצות מתמשכת (לא יכול להיות מטושטשת רק פילטרים).

פרוטוקולי אלקטרודה ופרוטוקולים של מיקום

כדי למזער את crosstalk, החברה הבינלאומית של קינסיולוגיה אלקטרופיזית (ISEK) וגופים דומים ממליצים להשתמש בתצורה אלקטרודה דו קוטבית עם מרחק בין אלקטרוני של 20 מ"מ עבור פני השטח EMG. עבור מערךים עתירי גבוה, גודל אלקטרודה ואג ' צריך להיות נבחר על בסיס גודל השרירים ועומק.

מיקום עקבי דורש אזכורים אנטומיים סטנדרטיים - למשל, הנחיות Seniam עבור מיקום EMG אלקטרודה פני השטח.הנחיות אלה מגדירות ציוני דרך מדויקים עבור מעל 30 שרירים. במחקרים רב ערוצים, באמצעות תבנית או 3D-ד-ד-ד-ד-ד-ד-ד-קומבטיח כי עמדות אלקטרודה הן העתקה של מפגשים.עבור מחקרים ארוכי טווח, קעקוע סימני עור קטנים או שימוש במשכיפות יכול לעזור, בנוסף לשימוש באלקטרו-מול-אלקטרוני או לא ניתן להגביל את היבש, אך לא ניתן להפחית את ההכנות; אך לא ניתן להסתמך על פני זמן רב-לימים; אך ייתכן כי ניתן להפחית את ההכנות גבוהה יותר.

עיבוד אותות מתקדמים ו Decomposition

כאשר חומרה לבדה אינה יכולה לחסל את ההתערבות, התוכנה הופכת לעמוד השני של טכניקות בוגרות ומתעוררות להתמודד עם אתגרים רב ערוצים EMG:

  • (FLT:0) ניתוח חובה תלוי (ICA): ICAL:1 ICA מפריד באופן עיוור אותות ממקורות מעורבים, ביעילות הוא בידוד פעילות יחידת מנועים מ crosstalk ורעש. Applied to high-density EMG, ICA יכול לפטור אותות מורכבים לתרומות יחידות מנוע בודדות, שיפור משמעותי של סלקטינות מרחבית.
  • (FLT:0)Wavelet Transform:FLT:1 Wavelet decomposition מתאים היטב ל- EMG לא-stationary EMG. על ידי ניתוח האות בשני הזמן והתדירות בו זמנית, גלונים יכולים להפריד יחידות מנועים יורה טראנסנטים מ-App התפרצויות. גישה משותפת משתמשת בגל הדיסקרטיט (DWT) עם דיבה או סינלטים באופן עצמאי כדי לגוון או לגוון או לגוון באופן עצמאי.
  • (FLT:0) הפרדה של מקור (BSS): ⁇ F1) שיטות BSS כגון SOBI (II- Order Blind Identification) לנצל את המבנה הזמני של נתונים רב ערוצים כדי לשחזר את המקורות הבסיסיים מבלי להניח מודל ערבוב.הם שימשו בהצלחה כדי להפחית את המעבר בקלטות שרירים וכיסויי שרירים.
  • (FLT:0) סינון מסנן: FLT:1eur עבור יישומים בזמן אמת - כגון שליטה אסתטית של Myoelectric - מסננים מתאימים (למשל, מערכת ההפעלה או RLS) יכולים לעדכן באופן רציף משקולות כדי לבטל רעש או צולב מבוסס על אות התייחסות חיישן תנועה או אלקטרודה עזר.
  • (FLT:0) Machine Learning Denoising:FLT:1 מודלים למידה עמוקה, במיוחד autoencoders convolutional ורשתות עצביות חוזרות, הוכשרו על EMG סינתטי ואמיתי כדי להסיר סוגים שונים של פריטים תוך שמירה על צורת האות יחידת המנוע.

אלגוריתמים (למשל, פיצויי גרעין של מהפכת , קליפת מהיר ICA מתקדמת) יכולים לחלץ יחידות מנוע בודדות מרכבת מ EMG בעלות גבוהה. שיטות אלה דורשות אימות זהיר אבל להציע את הפתרון האולטימטיבי לקרוס- במקום לנסות לדכא אותות "מגבילים", הם מודל מפורש כל יחידת מנוע ומפרידים את התרומות שלה.

ניהול והתאמה

הכנת עור עקבית היא חיונית.פרוטוקולים קליניים לעתים קרובות ממליצים על שחיקה עדינה עם מאפה מתון כדי להפחית את העור ל מתחת 5 k ⁇ לאלקטרודה. עם זאת, עבור מערכות מרובות ערוצים עם עשרות ערוצים, זה זמן-consuming. חלופה היא להשתמש אלקטרודות טרום-גל עם אלקטרודות דבקים נמוכים של אימפולסים, יחד עם שגרה אוטומטית עם כמה הדבקה נוכחית או שטף של תאים מתקדמים על ידי כמה מקודמת על ידי זרם אלקטרודות בזמן אמת יכול לשלב עם אלקטרודות עם אלקטרודות זרם אלקטרודות עם אלקטרודות מתקדמות על ידי כמה מפוספסת עם אלקטרודות.

אסטרטגיה קרקעית גם משנה.נקודת התייחסות נפוצה (למשל, פרק כף היד או הקרסול) יש להשתמש בכל הערוצים.עבור מערךים של נחיתות גבוהה, התייחסות מקומית (למשל, הפטרלה לשרירים רגל) עשויה להפחית רעש משותף נוסף.שימוש באלקטרודות קרקעיות מרובות בתצורת כוכבים יכול למנוע לולאות קרקעיות בתצורה דו קוטבית.

יישומים שתורמים מ- Multi-Channel EMG Solutions

בקרת אסתטיקה וממשקי אדם-מכונה

עם עלייתם של פרוזציות מיואלקטריות מתקדמות, Multi-channel EMG הפך חיוני.ד.ד.ד. אלגוריתמים מזהים תכונות מ-8 עד 16 ערוצים לזהות כוונת המשתמש. Overcoming crosstalk ורעש הוא קריטי עבור דיוק גבוה ושליטה בזמן אמת. פתרונות כגון ICA pre-מעבדהמסנן הסתגלות הראה שיפורים בתנועת האצבע הפרוטטית ופרק כף היד.

שיקום והערכה נוירומוסקולארית

Multi-ערוצי EMG מאפשר למרפאות למפות אסטרטגיות גיוס יחידות בניצולי שבץ, חולים בפציעות חוט השדרה, או אלה עם הפרעות נוירו-רפוריות.לדוגמה, פתיחות גבוהה EMG על הטיביליס הקדמי יכול לזהות דפוסים של התחדשות.האתגרים של התחדשות ועייפות הם רלוונטי במיוחד כאן, ופרוטוקולים ארוכי טווח מסתמכים על מיקום אלקטרודה עקבי ונורמליזציה למקסימום (מקסימום) או התייחסות ל-VC.

ספורט ביומכניקה ו ארגונומיה

במדעי הספורט, ריבוי ערוצים EMG משמש ללמוד תיאום שרירים במהלך תנועות דינמיות כמו אופטימיזציה, קפיצה או סטינג. Motion פריטים חמורים בתנאים אלה. Solutions כוללים מגברים אלחוטיים, מיני-ממוזגים משובשים קרוב לעור, בשילוב עם מסנן גבוה (20-30 הרץ) והסרת חפצים מבוססת-מטר.

אינטראקציה אנושית-מחשבה (HCI)

מערכות זיהוי ג'וזיות הנתמכות על סמך ®Esearm EMG (למשל, Myo Armband) בדרך כלל משתמשות ב-8 אלקטרודות.קרוס בין תאי הכפפה למגבלות המחווה של מערכות מחקר עם 64+ אלקטרודות ודברים למידה עמוקה השיגו אפליה טובה יותר - למשל, זיהוי כוחות אצבע בודדים או מחווה לחתונה. בהקשר זה, הפתרונות המתוארים (רשתות גבוהות, אך לא פועלים סביב טכנולוגיות ליבה) אלא הם רק טכנולוגיות למידה.

כיוונים עתידיים

מערכת אלחוטית, יבשה וחשמל

המגמה כלפי פתרונות רב-ערוצים בעלי יכולת ללבוש באמת, מנועי EMG קטנים יותר, נמוכים יותר שיכולים להתמודד עם רעש ללא כבלים גדולים. אלקטרודות יבש (למשל, מיקרונידלס פולימר או חיישניים קיבוליים) לחסל ג'ל אבל יש תנופה גבוהה יותר; על שבב מגבר עיצובים עם מזהמים גבוהים יותר מגיעים עכשיו לכדאיות מסחרית.

עיבוד AI בזמן אמת

מחשוב קצה יכול כעת להפעיל רשתות עצביות קלות משקל עבור denoising ו decomposition על מיקרובקר, המאפשרים אסתטיקה סגורה-loop. חברות מטביעות FLT:0system-on-chipuaFLT:1 פתרונות המשלבים חזית מול ערוצים עם יחידת עיבוד עצבית.

פרוטוקולים סטנדרטיים

קהילת EMG נעה לכיוון תקני דיווח קפדניים יותר (ה-FLT:0) כללי של אלקטרומיוגרפיה ו KinesiologyFLT:1) וכלים בקוד פתוח (למשל, FLT:2EMG-ToolssFLT 3), מיקום אלקטרודה הרמוני מבוזר, אמצעי זיהוי רעש, והנתונים המשותפים הופכים מחקרים רב-ערוצים דומים יותר.

מסקנה

Multi-ערוצי EMG הוא טכניקה עוצמתית אך תובענית.האתגרים - רעש, קרוסטור, אלקטרודה וגמישות, אימפולסים, אי-סטיות - יכולים כל אחד מאיכות הנתונים של דירוג אם לא מטופלת באופן טבעי, שילוב של עיצוב חומרה זהיר (שיטות חד-משמעיות, הגנה, אלקטרודות פעילות), פרוטוקולים סטנדרטיים של מיקום (I / Seniam הנחיות), וקודמת אותות מתקדמים (AI) יספקו פתרונות יעילים יותר, כגון:

(ב) [ה] [ה]] [ה]] [ה]] [ה]] [ה]] [ה]]], [ה]], [ה] [ה]]][ה']] [ה']'[ה']'[ה']'[ה']'[ה']'[ה']'[ה']']'[ה'[ה']']'[ה'[ה']']'[ה'[ה']'[ה'[ה'[ה'[ה'[ה'[ה']']']'[ה'[ה'[ה'[ה']']']']'[ה']'[ה'[ה'[ה'[ה']']']']']'[ה'[ה'[ה']'[ה'[ה']'[ה']']'[ה']']']'[ה'[ה'[ה'[ה']'[ה']']'[ה'[ה'[ה'[ה'[ה