مدل سازی دینامیک بین سیگنالهای الکترومایوگرام و نیرو در حین انقباضات ایزومتریکِ القاکننده خستگی عضلات

سیگنال¬های الکترومایوگرام شامل اطلاعاتی جهت پیش¬بینی نیروی عضله هستند که در تعامل انسان- ماشین و کاربردهای پزشکی مانند کنترل پروتزهای دست، قابل استفاده است. روش¬های متفاوتی برای تخمین نیروی ایجاد شده در عضلات از روی سیگنال¬های الکترومایوگرام وجود دارند که می¬توان آنها را به دو دسته¬ی روش¬های مبتنی بر فیزیک سیستم و روش¬های مبتنی بر داده¬های ورودی- خروجی، تقسیم کرد. تمامی این روش¬ها می¬توانند با در نظر گرفتن سیگنال الکترومایوگرام و در نتیجه¬ی فعال-سازیِ عضلات، با دقتی از درجات مختلف نیروی عضلات را تخمین بزنند. لیکن در هیچ¬کدام از این روش¬ها تغییرات دینامیک عضلات در اثر پارامتری همانند ایجاد خستگی عضلات در شرایط داوطلبانه، در نظر گرفته نمی¬شود. لذا در صورت پدیدار شدن چنین اثراتی، دقت مدل¬های مذکور به طور قابل ملاحظه¬ای دچار افت می¬شود که این امر به کارگیری مدل¬ها را در شرایط کار طبیعی عضلات دچار مشکل می¬کند. ایده پژوهش حاضر در طراحی پروتکل ثبت به گونه¬ای است که با القای خستگی به عضلاتِ درگیر در عملِ گرفتن اجسام، بتوان اثرات پدیده¬ی خستگی را مورد مطالعه قرار داد. در این پژوهش از مدل لاگر و نسخه¬ی بهینه¬ی آن (آنالیز مدهای اساسی) جهت شناسایی دینامیک الکترومایوگرام- نیرو استفاده شده است. نتایج بدست آمده از مدل لاگر در مقایسه با روش¬های fos و pci که در مقالاتِ ارائه شده توانسته بودند دینامیک مورد نظر را با دقت مناسبی شناسایی کنند، نشان دهنده¬ی بهبود به ترتیب 15% و 8/3% برازندگیِ تخمین¬ها است. با استخراج برخی ویژگی¬های حوزه زمان و حوزه فرکانس مربوط به سیگنال¬های الکترومایوگرام ثبت شده و دنبال کردن تغییرات آنها با گذشت زمان، وقوع پدیده¬ی خستگی عضلات مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج نشان داد که این پدیده بر روی عضله¬ی بازویی شعاعی تاثیرگذار بوده و توانسته است دینامیک عضله را تغییر دهد. در نهایت با بررسی کرنل¬های مرتبه اول و مرتبه دومِ مدل لاگر مشاهده شد که در اثر وقوع پدیده¬ی خستگی عضلات در عضله¬ی بازویی شعاعی، پیک کرنل¬های مرتبه اول مربوط به این عضله با گذشت زمان کاهش یافته است. بعلاوه با بررسی چگالی طیف توانِ کرنل مرتبه دوم این عضله، کاهش توان در مولفه¬های فرکانس بالا که نشان از کند شدن دینامیک این عضله است، مشاهده شد. با توجه به نتایج بدست آمده به نظر می¬رسد مدل غیرپارامتریک ارائه شده در این پژوهش در مقایسه با روش-هایی که در گذشته ارائه شده¬اند می¬تواند دینامیک مربوط به عملِ گرفتن اجسام را با دقت مناسب¬تر شناسایی کند. بعلاوه با توجه به ساختار مبتنی بر کرنلِ این روش غیرپارامتریک، می¬توان با بررسی کرنل¬های آن تغییرات ایجاد شده در دینامیک مورد نظر در اثر پدیده¬ی خستگی عضلات را مورد مطالعه قرار داد.