مقايسه اثر روش نرمال كردن سيگنال الكتروميوگرافي در قابليت اطمينان آن در حركت روي پله و سطح شيب‌دار

Effect of Normalization Methods on the Reliability of EMG during Stair Negotiation and Ramp Walking

با توجه به متغير بودن سيگنال الكتروميوگرافي (EMG) عضله‌ها در افراد مختلف، اين سيگنال‌ها بايد به يك سيگنال مرجع در هر فرد نرمال شود تا كميتي قابل مقايسه بين افراد به دست آيد. هدف اصلي مطالعه حاضر، مقايسه قابليت اطمينان سيگنال EMG عضله‌هاي اندام تحتاني در بين پنج روش نرمال كردن دامنه‌ي سيگنال در حركت روي پله و سطح شيب‌دار است. مواد و روش‌ها چهارده نفر مرد سالم فعاليت‌هاي بالا و پايين رفتن از سطح شيب‌دار و پله را انجام دادند. تمامي اين فعاليت‌ها شش بار تكرار شد. سيگنال الكتروميوگرافي از عضله‌هاي پهن مياني، پهن جانبي، راست راني و تيبياليس قدامي در هنگام هر حركت و نيز در هنگام بيشترين انقباض ارادي ايزومتريك ثبت شد. اين سيگنال‌ها به پنج روش نرمال گرديد. در اين روش‌ها سيگنال مرجع براي نرمال كردن، بيشينه سيگنال در بيش‌ترين انقباض ارادي ايزومتريك (MVIC)، بيش‌ترين مقدار RMS سيگنال در طول فعاليت (PT)، ميانگين RMS سيگنال در طول فعاليت (MT)، بيش‌ترين مقدار سيگنال خام در طول فعاليت (PT-raw) و ميانگين سيگنال خام در طول فعاليت (MT-raw) انتخاب شد. يافته‌ها براي تمام فعاليت‌ها روش MVC قابليت اطمينان بالا و كمترين خطا را نشان داد. در اين روش متوسط ضريب همبستگي درون طبقاتي (ICC) و خطاي استاندارد اندازه­گيري (SEM) در فعاليت­ها به ترتيب 0/74 و 4/80 به دست آمد. درروش MT نيز كمترين قابليت اطمينان و بيشترين خطا مشاهده شد، به طوري كه ميانگين ICC و SEM در فعاليت­ ها به ترتيب 0/15 و 88/43 بود. اگرچه روش‌هاي PT، PT-raw و MT-raw قابليت اطمينان مشابه و پاييني را نشان دادند، ولي روش PT-raw داراي SEM كمتري بود كه نشان­دهنده قابليت اطمينان مطلق بالا مي­باشد. نتيجه‌ گيري در حركت روي پله و سطح شيب­دار، در صورت موجود نبودن سيگنال MVC براي افراد سالم، روش PT-raw پيشنهاد مي‌شود كه قابليت اطمينان نسبتاً بهتري از ساير روش‌ها داشت.

Background and Aim: Due to the variability of the Electromyography (EMG) signals in different individuals, the signals need to be normalized to a reference signal in order to enable comparisons between individuals. The aim of the present study was to determine the reliability of EMG of lower extremity muscles in five signal normalization methods. Materials and Methods: A total of 14 healthy individuals ascended and descended a set of stairs and a ramp. Each task was repeated six times. Surface EMGs of the Vastus Medialis (VM), Vastus Lateralis (VL), Rectus Femuris (RF), and Tibialis Anterior (TA) muscles were recorded during each exercise and the isometric Maximum Voluntary Contraction (MVC) of the muscles. Electromyography signals were normalized using five different methods. The reference signal for the normalization was corresponding signal of each muscle in MVC, Mean Dynamic Task (MT), Peak Dynamic Task Activity (PT), Mean of Raw Signal (MT-raw), and Peak of Raw Signal (PT-raw). Results: The MVC method showed the highest reliability and the lowest standard measurement error (SEM). The averages obtained for ICC and SEM for the MVC method in different activities were 0.74 and 4.8, respectively. Also, the MT method showed the lowest reliability and the highest error. The averages obtained for ICC and SEM in different exercises were found to be 0.15 and 88.43, respectively. Although PT, PT-raw, and MT-raw methods showed a similar and average reliability (0.33< ICC<0.39), the MT-raw method showed a low error (high absolute reliability). Conclusion: In conclusion, MVC demonstrated the highest reliability; therefore, it is suggested as the best normalization method for young healthy people during stair up and ramp walking.