Implicaţiile corelării electromiogramei (EMG) cu mecanograma în practica medicală şi kinetoterapie

Summary: Introduction: During the experiments we correlated SEMG with the mechanogram in order to have a general image of studied phenomena. Materials: Ten healthy subjects, equipments used for the recording of the mechanogram and global surface electromyogram (SEMG) for the recording of the mechanogram,two P. C. Methods: The research work was performed on ten healthy subiect, of both genders and comparable ages, wit the help of the recordings of global surface electromyography (SEMG) and mechanogram of the voluntary maximal isometric contraction of the finger in two different session of physical effort:voluntary maximal isometric contractions of short duration(high frecvency Hi) – 4 sec, followed by rest intervals of 6 sec=30 contractions in 5 min; and voluntary maximal isometric contractions of longer duration (low frequency – Lo) – 40 sec with rest intervals of 60 sec – total 3 contractions in  5 minutes. In both cases for 5 min the subject contracted the finger flexor in total for 120 sec – the total rest period being of 180 seconds. We analised 12 electrophysiological and mechanical parameters. We used the correlation coefficients r (Pearson) to make several connections betweens all studied parameters. Results: The results are synthetically represented in two tables.

Conclusions: We obtained very good correlations between analised parameters.

Keyword: mechanogram, electromyogram, statistical parameters.

Introducere

Progresul extraordinar al tehnicii de calcul, prelucrarea datelor şi corelarea lor digitală a permis atingerea unor noi orizonturi în cercetarea oboselii musculare.

În studiul oboselii musculare cu ajutorul electromiogramei şi mecanogramei un loc aparte revine corelării matematice statistice dintre parametri obţinuţi prin cele două metode.

Scopul lucrării

Scopul acestei lucrări este reprezentat de cercetarea corelării parametrilor electromiografici, mecanografici şi vârstă prin prelucrarea digitală a datelor.

Material şi metodă

Această lucrare a fost realizată în laboratorul de cercetări fiziologice a U.M.F. Craiova sub conducerea Acad. Prof . V. Neştianu.

Lotul de subiecţi studiaţi

Cercetările au fost efectuate pe 10 subiecţi normali, de ambele sexe, cadre didactice sau ajutătoare de la U.M.F. Craiova. (Tabel 1.).

Tabel 1 Tabel cu datele şi prelucrările statistice a lotului studiat

Aparatura utilizată pentru înregistrarea şi prelucrarea digitală a Electromiogramei globale de suprafaţă (EMGS) şi a mecanogramei; am utilizat electrozi de suprafaţă din AgCl cu aria de aproximativ 0,8 cm.

Aparatul pentru înregistrarea EMGS: electromiograf Medicor tip Mg 42. (Hun.).

Achiziţia şi prelucrarea digitală a semnalului electromiografic: placa DAP 1200 conectată la un P.C. I.B.M. AT 486.

Aparatura folosită pentru înregistrarea mecanogramei: sistem BIOPAC (SUA).

Achiziţia şi prelucrarea semnalului de forţă: unitate MP 30, program Biopac Student Lab Pro.

Metodă

Cei 10 subiecţi efectuează în condiţii optime pe rând două cicluri de contracţii musculare ale muşchilor flexor comun superficial al degetelor: primul ciclu de 3 contracţii şi al doilea ciclu de 10 contracţii. Durata fiecărei ciclu este de 5 minute. Între cele 2 cicluri se face o pauză de o oră.

În ciclul de 3 contracţii în 300 s., o contracţie durează 40 secunde, iar pauza 60s. În ciclul de 30 de contracţii în 5 minute, o contracţie este de  4 s, iar pauza de 6s.

Tabel 2. Tabel cu valorile iniţiale ale parametrilor SEMG şi mecanografici pentru tipul de contracţie cu frecvenţă mare – Ma la toţi  indivizii din lotul studiat, împreună cu datele rezultate din prelucrarea statiscă: medie (AV), deviaţie standard (STDEV), coeficientul de variaţie % (CV %), p (Student, Wilcoxon).

În ambele situaţii în timp de 5 minute subiectul contractând muşchiul flexor comun al degetelor în total timp de 120 secunde – pauza totală fiind de 180 secunde.

Achiziţia EMGS pe o perioadă de 410 ms se făcea doar la sfârşitul contracţiei (deci 3 achiziţii la contracţii rare respectiv 30 de achiziţii în 5 minute la contracţii dese).

Mecanograma a fost înregistrată pe toată durata unei contracţii.

Am folosit coeficientul de corelaţie r (Pearson) pentru a realize conexiuni între parametrii studiaţi.

Coeficientul r > 0,5 (50%) denotă o corelaţie valabilă.

Tabel 3. Tabel cu valorile iniţiale ale parametrilor SEMG şi mecanografici pentru tipul de contracţie cu frecvenţă mică Mi la toţi indivizii din lotul studiat, împreună cu datele rezultate din prelucrarea statistică:medie(AV), deviaţie standard (STDEV), coeficientul de variaţie % (CV%), p (t Student, Wilcoxon).

Parametri studiaţi

Parametri de timp (SEMG)

• Amplitudinea maximă (Amax), în mV;
• Valoarea medie redresată a semnalului (Vmr), în mV;
• Valoarea medie pătratică a semnalului (Rms), în mV;
• Numărul de puncte de întoarcere (Npi), Hz;
• Numărul de treceri prin zero (Ntz), în Hz;
• Integrala semnalului redresat (Isr), în mVms;
• Raportul arie medie/ amplitudine medie (Raa), în ms;
• Sincronizarea în %.

Parametri de frecvenţă (SEMG)

• Frecvenţa medie (Fav) în Hz;
• Frecvenţa mediană (Fmed), în Hz;
• Densitatea maximă de putere (Smax), în mV2/ms;
• Frecvenţa la care apare densitatea maximă de putere (Fsmax) în Hz;

Parametru mecanografic

      –     13. Aria totală a activităţii motorii (A) în Kgf.s

Tabelul 4. Tabel cu corelaţiile (r) parametrilor de frecvenţă între ei, ale parametrilor de timp între ei, ale parametrilor de frecvenţă cu cei de timp şi a tuturor parametrilor pentru cele două  tipuri de cicluri de activitate motorie

Rezultate

În tabelele 2 şi 3 sunt prezentate valorile iniţiale ale parametrilor SEMG şi mecanografici pentru ambele cicluri (frecvenţă mare – Ma , frecvenţă mică Mi) la toţi indivizii din lotul studiat, împreună cu datele rezultate din prelucrarea statistică: medie (AV), deviaţie standard (STDEV), coeficientul de variaţie % (CV%), p (Student, Wilcoxon)

În tabelul 4 sunt reprezentaţi coeficienţii de corelaţie (Pearson) în cele 2 situaţii (Ma, Mi).

Discuţii

Coeficientul de corelaţie r (Pearson)

Prin calcul matematic statistic am efectuat corelaţii între parametrii electrofiziologici, mecanografici şi vârstă.

• se consideră corelaţia valabilă dacă coeficientul depăşeşte 0,5 (50%).
• se corelează parametrii de frecvenţă între ei, parametrii de timp între ei, parametrii de frecvenţă cu cei de timp.
• în ambele cazuri parametrii de timp se corelează aproape toţi cu restul parametrilor.
• parametrii de frecvenţă se corelează între ei într-o măsură foarte mică.
• parametrii de timp cu cei de frecvenţă nu se corelează decât într-un singur loc (Fav cu Smax) în cazul contracţiilor rapide, repetate (Ma), în timp ce după contracţii rare (Mi) parametric de timp cu cei de frecvenţă se corelează în 16 căsuţe (inclusive aria se corelează).
• în ambele cazuri vârsta se corelează doar cu câte 2 parametri de frecvenţă.

În tabelul 4 sunt analizate 4 situaţii:

• corelarea parametrilor de frecvenţă între ei.
• corelarea parametrilor de timp între ei.
• corelarea parametrilor de frecvenţă cu cei de timp.
• corelarea tuturor parametrilor.

Concluzii
–   SEMG corelată cu mecanograma are largi aplicaţii în patologia neurologică şi kinetoterapie.

• SEMG este importantă în fiziologie, medicina muncii, a efortului fizic şi sportului, în recuperare, ergonomie şi psihofiziologie, pentru a detecta care grupe musculare sunt antrenate într-o anumită activitate, efort fizic, sportiv sau de muncă (alergare, ridicare, aruncare, săritură, etc.), în ce ordine cronologică intervin pentru realizarea acelei activităţi, cât timp acţionează când, în ce ordine şi în ce măsură obosesc.
• Rezultatele obţinute în lucrarea de faţă permit introducerea in medicina si Kinetoterapie a unui nou principiu „Periodizarea efortului fizic” care este in atentia Ministerului Sanatatii.

Autor: Dr. Ioan Miron, medic primar de familie si doctor in stiinte medicale