Problems in estimation of hand grip force based on EMG signal

• Autorzy: Barański R. , Grzeczka A.

Warianty tytułu

PL

Problemy w estymacji siły zacisku ręki bazując na sygnale EMG

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

There has recently been a significant increase in the number of publications on and applications of bioelectric signals for diagnostic purposes. While the use of ECG (electrocardiography) is not surprising, the use of signals from registration of brain activity (EEG) and muscles activity (EMG) still finds new applications in various fields. The authors focus on the use of EMG signals for estimating hand grip force. Currently, EMG signals are broadly used in limb rehabilitation after severe injuries, surgeries, long immobilizations. Such parameters as maximal voluntary contraction (MVC) used for that purpose do not enable comparison of the forces generated by the muscles, for example, of two different people. It is connected, inter alia, with individual features of the studied person, as well as with a significant scatter of the measured EMG values for the same muscle, e.g. on different days of EMG measurements. The paper presents results of preliminary research whose final effect is to develop a procedure allowing force estimation in force units and estimation of the accuracy of the results. A series of tests was performed on two people. The tests showed the most important elements influencing disturbance of homogeneity of the obtained measurements with the same stimulation of the muscle. The authors focus only on determining hand grip force.

PL

W ostatnich czasach można zauważyć znaczny wzrost ilości publikacji jak i zastosowań sygnałów bioelektrycznych w celach diagnostycznych. O ile nikogo nie dziwi stosowanie sygnału EKG (elektrokardiografia), to wykorzystanie sygnałów pochodzących z rejestracji aktywności mózgu (EEG) czy mięśni (EMG) nie stanowi nowum. Tematem zainteresowań autorów jest wykorzystanie sygnałów EMG do szacowania siły zacisku ręki. Obecnie, można się spotkać z bardzo szerokim zastosowaniem sygnałów EMG przy rehabilitacji kończyn po silnych urazach, operacjach, długich unieruchomieniach. Wykorzystywane w tym celu parametry jak maximal voluntary contraction (MVC) nie umożliwiają porównywania sił generowanych przez mięśnie dla np. dwóch różnych osób. Jest to związane m.in. z czynnikami osobniczymi badanych, jak i z ze znacznym rozrzutem mierzonych wartości EMG dla tego samego mięśnia np. w różnych dniach wykonywania pomiarów EMG. W pracy zaprezentowano wyniki wstępnych badań, których końcowym efektem jest opracowanie procedury, która umożliwi estymację siły w jednostkach siły, wraz z oszacowaniem dokładności uzyskanego wyniku. Dla dwóch osób wykonano serię badań, w wyniku których zaobserwowano najważniejsze z elementów wpływających na zaburzenia jednorodności uzyskiwanych pomiarów przy takim samym pobudzaniu mięśnia. Skoncentrowano się wyłącznie na wyznaczaniu siły zacisku ręki.

Słowa kluczowe

EN

EMG analysis; EMG diagnostics; grip force; human hand

PL

analiza EMG; diagnostyka EMG; siła zacisku; ręka

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Diagnostyki Technicznej
• Czasopismo: Diagnostyka
• Rocznik: 2015
• Tom: Vol. 16, No. 2
• Strony: 21--26
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., fot., rys., tab.

Twórcy

autor

Barański R.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Mechanical Engineering and Robotics, Adama Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Poland

autor

Grzeczka A.

• Gdańsk University of Technology, Faculty of Mechanical Engineering Narutowicza 11/12, 80-233 Gdańsk, Poland

Bibliografia

• [1] Ren G. Dong at al. Analysis of Handle Dynamics-Induced Errors in Hand Biodynamic Measurements. Journal of Sound and Vibration, 2008, Vol. 318, No. 4-5, pp. 1313-1333.
• [2] Marcotte P., at al. Effect of handle size and hand–handle contact force on the biodynamic response of the hand–arm system under zh-axis vibration. Journal of Sound and Vibration, 2005, Vol. 283, No. 3-5, pp. 1071-1091.
• [3] Yong-Ku Kong, Brian D. Lowe. Optimal cylindrical handle diameter for grip force tasks. International Journal of Industrial Ergonomics, 2005, Vol. 35, No. 6, pp. 495-507.
• [4] Sadowski B. Biologiczne mechanizmy zachowania się ludzi i zwierząt. PWN 2013 p.119.
• [5] Linssen, Wim HJP, et al. Variability and interrelationships of surface EMG parameters during local muscle fatigue. Muscle & nerve 16.8 (1993): 849-856.
• [6] Barański R., Kozupa A. Hand Grip-EMG Muscle Response. Acta Physica Polonica A, 2014, Vol. 125, No. 4-A, pp. A7-A10.
• [7] Batko W., Korbiel T., Stojek J. Trajektoria fazowa jako narzędzie oceny procesów degradacyjnych pompy wyporowej. Diagnostyka, 2010, Vol 4 No.56, pp.69-74.
• [8] Roman-Liu D., Bartuzi p. The influence of wrist posture on the time and frequency EMG signal measures of forearm muscles. Gait & Posture, 2013, Vol. 37, No. 3, pp. 340-344.
• [9] Barandun M. at al. Frequency and conduction velocity analysis of the abductor pollicis brevis muscle during early fatigue. Journal of Electromyography and Kinesiology, 2009, Vol. 19, No. 1, pp. 65-74.
• [10] Stanisz A. Przystępny kurs statystyki z zastosowaniem Statistica PL na przykładach z medycyny. 2006, Kraków, ISBN-13:978-83-88724-18-3.