El propósito principal de aplicar el rectificado de onda completa y el suavizado de la media cuadrática (RMS) a las señales sEMG es convertir el ruido eléctrico crudo y caótico en una "envolvente" legible de la actividad muscular. Al procesar las fluctuaciones estocásticas de voltaje, típicamente utilizando una ventana de tiempo de 50 ms, se genera una representación clara de la intensidad real de la contracción muscular.
Conclusión Clave Las señales sEMG crudas son erráticas y difíciles de cuantificar debido a su naturaleza fluctuante. La aplicación de rectificado y suavizado RMS filtra este ruido para revelar los patrones subyacentes de activación muscular, lo que permite una comparación precisa del esfuerzo en diferentes fases del movimiento.
Transformando el Ruido en Información
La Naturaleza del sEMG Crudo
Los datos crudos de electromiografía de superficie (sEMG) son inherentemente estocásticos.
Esto significa que la señal consiste en picos de voltaje aleatorios y que fluctúan rápidamente. Estos picos oscilan entre valores positivos y negativos, haciendo que el gráfico crudo parezca ruido caótico en lugar de una línea de esfuerzo clara.
La Necesidad del Rectificado
Debido a que la señal cruda fluctúa por encima y por debajo de cero, simplemente promediar los datos resultaría en un valor cercano a cero.
El rectificado de onda completa resuelve esto invirtiendo todos los valores negativos de la señal a positivos. Esto asegura que la energía total de la contracción muscular se conserve para el análisis, en lugar de ser cancelada matemáticamente.
Creando la Envolvente de Activación Muscular
Aplicando el Suavizado RMS
Una vez que la señal está rectificada (o como parte del cálculo RMS), se aplica un algoritmo de suavizado.
El método estándar es el suavizado Root Mean Square (RMS), que a menudo utiliza una ventana de tiempo específica, como 50 ms. Esto calcula la potencia promedio de la señal durante esa corta duración, actualizándose constantemente a medida que la ventana se mueve hacia adelante en el tiempo.
Visualizando la Envolvente
El resultado de este proceso de suavizado se conoce como envolvente lineal.
En lugar de un desorden irregular y puntiagudo, se obtiene una curva suave que sube y baja. Esta curva representa con precisión la intensidad de la contracción muscular en tiempo real, reflejando el esfuerzo mecánico real que el músculo está produciendo.
Por Qué Esto Es Importante para el Análisis
Cuantificando los Niveles de Activación
La envolvente procesada permite a los investigadores convertir las señales eléctricas en números cuantificables.
Sin este paso, es casi imposible decir exactamente "cuánto" está disparando un músculo. Los datos suavizados proporcionan una magnitud que puede medirse y registrarse.
Permitiendo la Comparación
Este procesamiento hace que los datos sean comparables entre diferentes fases del movimiento.
Por ejemplo, al analizar actividades como el balanceo de cargas, los científicos pueden usar estos datos para demostrar exactamente cómo reaccionan los músculos estabilizadores del core y del pie en momentos específicos. Proporciona la evidencia necesaria para demostrar cómo movimientos específicos fortalecen grupos musculares específicos.
Comprendiendo las Compensaciones
Sensibilidad al Tamaño de la Ventana
Si bien la referencia principal sugiere una ventana de tiempo de 50 ms, la elección del tamaño de la ventana es una compensación crítica.
Una ventana demasiado grande (sobresuavizado) puede ocultar ráfagas rápidas y breves de actividad muscular, haciendo que el sistema parezca lento. Por el contrario, una ventana demasiado pequeña (subsuavizado) puede dejar la señal demasiado irregular para interpretarla claramente.
Retraso de la Señal
Los algoritmos de suavizado introducen inherentemente un ligero retraso de fase.
Debido a que el cálculo se basa en datos dentro de una ventana de tiempo, la envolvente resultante puede retrasarse ligeramente con respecto al evento físico real. Esto es generalmente aceptable para el análisis de magnitud, pero debe tenerse en cuenta cuando se requiere una sincronización exacta en milisegundos.
Tomando la Decisión Correcta para Su Objetivo
Al analizar datos sEMG, la forma en que ve la señal procesada depende de sus objetivos de investigación específicos:
- Si su enfoque principal es la cuantificación del esfuerzo: Confíe en la envolvente RMS para determinar la intensidad pico y promedio de la contracción durante el movimiento.
- Si su enfoque principal es la comparación de movimientos: Utilice la envolvente suavizada para superponer diferentes fases del movimiento (por ejemplo, el swing frente a la recepción) para ver dónde es mayor la activación.
Al convertir el ruido eléctrico en una envolvente suave, transforma los datos abstractos de voltaje en una métrica definitiva del rendimiento físico humano.
Tabla Resumen:
| Paso de Procesamiento | Acción Realizada | Propósito | Resultado |
|---|---|---|---|
| sEMG Crudo | Recopilación de Datos | Captura picos de voltaje estocásticos | Ruido caótico e in cuantificable |
| Rectificado | Conversión de Valor Absoluto | Invierte los valores negativos a positivos | Evita la cancelación matemática |
| Suavizado RMS | Promedio de Ventana de Tiempo | Filtra fluctuaciones rápidas (por ejemplo, 50 ms) | Crea una 'Envolvente Lineal' suave |
| Análisis | Cuantificación de Datos | Mide el esfuerzo pico y promedio | Métrica confiable de activación muscular |
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Referencias
- Koji Murofushi, Kazuyoshi Yagishita. Differences in trunk and lower extremity muscle activity during squatting exercise with and without hammer swing. DOI: 10.1038/s41598-022-17653-7
Este artículo también se basa en información técnica de 3515 Base de Conocimientos .
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