Eletromiografia de Superfície para Estudos Cinesiológicos .fisiologia de contração muscular ...

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  • Faculdade de Medicina de Ribeiro Preto - Universidade de So Paulo

    Dep. de Biomecnica, Medicina e Reabilitao do Aparelho Locomotor

    Eletromiografia de Superfcie para Estudos

    Cinesiolgicos

  • e l e t r o m i o g r a f i a

    Tpicos do I Curso de sEMG Cinesiolgica do LAPOMH

    1. O registro do sinal sEMG

    2. Origem do sinal sEMG

    3. Processamento do Sinal SEMG

    4.1. Sinal no-processado

    4.2. Anlises temporais

    4.3. Anlises espectrais

  • e l e t r o m i o g r a f i a

    O REGISTRO ELETROMIOGRFICO

  • e l e t r o m i o g r a f i a

    Fundamentao

    O QUE ELETROMIOGRAFIA ???

    DETECO E REGISTRO DA ATIVIDADE ELTRICA DO TECIDO

    MUSCULAR

  • e l e t r o m i o g r a f i a

    Aplicaes Diretas da Tcnica de Deteco de Potenciais de Ao

    Eletroneuromiografia

    Eletromiografia

  • e l e t r o m i o g r a f i a

    Eletroneuromiografia

    Observao, anlise e interpretao do potencial

    bioeltrico produzido no nervo por uma atividade

    voluntria ou eletricamente induzida

  • e l e t r o m i o g r a f i a

    Eletroneuromiografia

    Determinao da integridade do sistema

    neuromuscular

    Capaz de detectar desordens do neurnio motor

    inferior (LNP)

    Teste de Velocidade de Conduo Nervosa atravs de

    potencial evocado

  • e l e t r o m i o g r a f i a

    Deteco e registro da atividade eltrica do tecido muscular

  • e l e t r o m i o g r a f i a

    Arranjo das unidades motoras no msculo esqueltico

  • e l e t r o m i o g r a f i a

    Tipos de Fibra Muscular

  • e l e t r o m i o g r a f i a

    Recrutamento Motor

  • e l e t r o m i o g r a f i a

    Relao

    EMG/ForaFadiga

    Padro

    de

    Movimento

    Onset

    Timing

    Dinamometria

    Domnio do Tempo:

    Integrada

    RMS

    Envoltrio Linear

    Reduo do rudo

    Domnio do Tempo:

    Envoltrio Linear

    Normalizao

    Domnio da

    Freqncia

    Domnio da

    Freqncia

    Reduo do rudo

    Conhecimento sobre

    fisiologia de contrao

    muscular

    Conhecimento

    Mecnica

    Domnio

    do Tempo

    Aplicaes do Registro SEMG

  • e l e t r o m i o g r a f i a

    Carlo J. De Luca - 1997

    Electromyography is a

    seductive muse because it

    provides easy access to

    physiological processes that

    cause the muscle to generate

    force, produce movement, and

    accomplish the countless

    functions that allow us to interact

    with the world around usTo its

    detriment, electromyography is

    too easy to use and

    consequently too easy to abuse

    A eletromiografia uma musa

    sedutora que prov uma fcil

    acesso a processos fisiolgicos

    que levam o msculo a gerar

    fora, produzir movimento e

    levar a cabo as funes que nos

    permite interagir com o mundo

    ao nosso redor... Em detrimento,

    a eletromiografia fcil de se

    usar e, conseqentemente, fcil

    de se abusar.

  • e l e t r o m i o g r a f i a

    Vantagens relacionadas sEMG

    No-invasiva

    Avaliaes realizadas em vivo (durante a contrao voluntria ou eletricamente

    eliciada)

    As mudanas no sinal podem ser visualizadas em tempo real ou quase real

    O recrutamento pode ser estudo ao longo do tempo em um mesmo voluntrio

    Medidas quantitativas de amplitude e freqncia podem ser obtidas

    A contribuio neuromuscular para produo de fora pode ser estudada

    Cientificamente corresponde a um campo frtil para desenvolvimento de estudos

  • e l e t r o m i o g r a f i a

    Variveis que influenciam o sEMG

  • e l e t r o m i o g r a f i a

    PAUM Dentro da Fibra versus PAUM Fora da Fibra

  • e l e t r o m i o g r a f i a

    O registro sEMG

    O sEMG corresponde ao registro de potenciais de ao de uma poro

    maior do msculo, sendo formado por vrios potenciais de ao de

    unidades motoras

  • e l e t r o m i o g r a f i a

    O registro sEMG

  • e l e t r o m i o g r a f i a

    EMG de Superfcie

    Unidade motora 1

    Eletr.

    Unidade motora 1

    Unidade motora 1

    +

    +

    +

    =Tempo

  • e l e t r o m i o g r a f i a

    Variveis que influenciam o sinal EMG de superfcie

  • e l e t r o m i o g r a f i aFang Y, Siemionow V, Sahgal V, Xiong F, Yue GH. Greater movement-related cortical potential during human eccentric versus concentric muscle contractions. J Neurophysiol. 2001 Oct;86(4):1764-72

    Exemplo de ngulo articular, fora e

    sEMG (bceps braquial) para as

    contraes excntrica (direita) e

    concntrica (esquerda) de um voluntrio.

    A linha vertical indica o tempo de

    acionamento do trigger. Note a fora

    aumenta durante a contrao

    concntrica e diminui na excntrica a

    partir da linha de base (fora isomtrica)

  • e l e t r o m i o g r a f i a

    Relao sEMG - fora

    A fisiologia da gerao de fora bem conhecida, mas como a

    fora gerada se relaciona com a atividade sEMG?

    De forma resumida, no h uma relao entre o sinal e a fora

    muscular. No entanto, empiricamente possvel observar que a

    amplitude do sEMG aumenta com o aumento da fora isometrica

    Baseado nesta observao, a amplitude sEMg pode ser usada

    para estimar a fora durante contraes isomtricas

    Como relatado, muito fatores influenciam a relao entre a fora e

    a amplitude do sinal sEMG

  • e l e t r o m i o g r a f i a

    Relao sEMG e fora

    Relao linear, quase linear e no linear

    CONTRAES ISOMTRICAS

    Em contraes dinmicas: relao comprimento x tenso

    Contrao Concntrica

    Encurtamento do

    msculo causa aumento

    da EMG?

    Contrao Excntrica

    Alongamento do msculo

    causa diminuio da EMG?

    Contrao Isocintica

    Velocidade x Tenso

    Sin

    al sEM

    G P

    rocessado -

    Tem

    pora

    l

  • e l e t r o m i o g r a f i a

    Relao EMG-Fora

    Vantagens do estudo de contraes isomtricas

    Estabilidade de Recrutamento

    Volume de Captao

    Relao Comprimento Tenso

    Desvantagens do estudo de contraes isomtricas

    Controle do Nvel de Esforo

    Saturao da Captao

    Crosstalk - Contribuio de Sinergistas

    Diminuio do Fluxo Capilar

    Fadiga

  • e l e t r o m i o g r a f i a

    Variveis que influenciam o sEMG

  • e l e t r o m i o g r a f i a

    Conceito: Fadiga designado para monitorar ou medir a deteriorao da performance do ser humano.

    Grande maioria dos mtodos para medir fadiga so subjetivos (depende de um observador para analisar a tarefa desenvolvida) - ponto de falha

    Engenheiros e Fsicos consideram a fadiga como sendo um processo Tempo - Dependente.

    Anlises bioqumicas e fisiolgicas do msculo e SNC mudanas Tempo -Dependentes indicativos do processo de fadiga

    Fadiga - definio operacional para eletromiografia

  • e l e t r o m i o g r a f i a

    Fadiga versus fora versus eletromiografia

  • e l e t r o m i o g r a f i a

    Fadiga versus fora versus eletromiografia

  • e l e t r o m i o g r a f i a

    ... O que muda as freqncias

    que compem

    o sinal EMGS?

    Velocidade de conduo na fibra muscular

    Recrutamento das unidades motoras

    Freqncia de disparo das unidades motoras

  • e l e t r o m i o g r a f i a

    Filtro

    Tecidual

    Velocidade de Conduo da Fibra Muscular

    pH

    Intrauscular

    Dimetro da

    Fibra Muscular

    Outras

    Propriedades da

    Membrana

    Fibra Muscular

    Localizao do

    eletrodo

    ons H

    Produzidos

    ons H

    Removidos

    Exerccio ? Tipo de Fibra

    Nvel de ForaFluxo de Sangue

    Nvel de Fora

    Basmajian JV, De Luca, CJ. (1985) pp 201-222.

    Forma do potencial de ao de unidade motora

  • e l e t r o m i o g r a f i a

    Comportamento das freqncias caractersticas

    Diminuio da freqncia mdia e mediana

    Pode diminuir at 50% do valor inicial em uma contrao isomtrica

    sustentada de fora constante

    Tempo de recuperao: 4 - 5 min

    Influenciadas pela ocluso sangnea

    Influenciadas pela alterao de temperatura

    Naeije & Zorn (1982): alterao da freqncia mdia e a mdia

    diminuio da velocidade de conduo

  • e l e t r o m i o g r a f i a

    Forma do potencial de ao de unidade motora

  • e l e t r o m i o g r a f i a

    Fatores que afetam a freqncia do sinal SEMG

    A investigao da alterao da freqncia do sinal EMG necessita de uma anlise

    de seu espectro, que depende de modelos matemticos

    Os modelos matemticos dependem das estatsticas da descarga da UM e a

    forma dos potenciais de ao

    Valor de RMS

    Cruzamento em zero/Turns (sinal bruto)

    FFT - DEP - Freqncias caracterstica (mdia, mediana e moda)

    A partir das equaes matemticas pode-se observar:

    - Aumento da taxa de disparo das UM

    - Alterao na forma de onda dos PAUM

    - Modificao das caractersticas da freqncia de disparo da unidade motora

  • e l e t r o m i o g r a f i a

    Contedo Espectral do EMGS

    Sin

    al sEM

    G P

    rocessado -

    Espectr

    al

  • e l e t r o m i o g r a f i a

    Freqncia Mediana aquela que representa a diviso geomtrica do espectro em duas reas de mesma amplitude (soma integral).

    Freqncias Caractersticas

    Sin

    al sEM

    G P

    rocessado -

    Espectr

    al

  • e l e t