Avaliação dos efeitos sobre os estimadores eletromiográficos de diversos métodos de filtragem da interferência da rede elétrica

Abstract

Os sinais eletromiográficos (EMG) estão cada vez mais a serem utilizados para diagnósticos clínicos, controle de próteses de membros superiores ou inferiores e auxilio e acompanhamento do treinamento de atletas profissionais. O sucesso do uso da eletromiografia de superfície (EMGs) nessas aplicações é fortemente influenciado pela qualidade das informações obtidas desses sinais que por sua vez sofrem influências do meio, majoritariamente, influencias da rede elétrica de 60 Hz e seus harmônicos. Desta forma, o objetivo deste trabalho é avaliar os efeitos de diversos métodos de filtragem da interferência de 60 Hz e harmônicas provenientes da rede elétrica, sobre os estimadores eletromiográficos calculados com base em sinais eletromiográficos de superfície. Para isso, um sinal eletromiográfico sintético foi contaminado por diferentes sinais de interferência de 60 Hz, que foram em seguida, filtrados por filtros digitais do tipo FIR, IIR e adaptativos. Foram então calculados, para os sinais originais e para todos os sinais filtrados, os seguintes estimadores: valor quadrático médio (RMS), valor retificado médio (AVR), frequência média (MNF), frequência mediana (MDF) e velocidade de condução (CV). Para os resultados dos estimadores foi calculada a reta de regressão e feita a analise comparativa da influência dos filtros sobre o resultado dos estimadores através da comparação do coeficiente angular dessas retas em relação ao coeficiente angular das retas de controle, sinal sem ruído e com ruído, mas sem filtragem. Os valores obtidos demonstraram que não existe um filtro que possa ser aplicado com iguais resultados para todos os estimadores. Nos sinais com ruído jitter os estimadores apresentam inconsistência nos resultados, destacando a interferência do ruído jitter sobre os filtros e sobre os estimadores como consequência da relação da largura de banda do jitter e do corte notch dos filtros. Apesar das limitações do estudo, os resultados apresentam potencial para auxiliar pesquisadores na tomada de decisão do uso ou não de filtros em sinais EMGs e, caso positivo, quais apresentam melhores resultados. _______________________________________________________________________________ ABSTRACT

The surface electromyographic signals (EMGs) are being used for clinical diagnosis, control of prosthetic arms or legs and assisting and monitoring the training of professional athletes. The successful use of surface electromyography (EMGs) in these kind of applications is strongly influenced by the quality of the information obtained from these signals that, in turn, suffer from environmental influences, mainly influences from the electrical grid of 60 Hz and its harmonics. Thus, the objective of this study is to evaluate the effects of various methods of filtering interference of 60 Hz and harmonics from the electrical grid, on electromyographic estimators calculated based on surface electromyographic signals. For this, a synthetic electromyographic signal has been contaminated by different 60 Hz interference signals, which were filtered by FIR type digital filters, IIR and adaptive. So, there were calculated for the original signals and for all filtered signals, the following estimators: root mean square (RMS), average rectified value (AVR), mean frequency (MNF), median frequency (MDF) and conduction velocity (CV). For the results of the estimators, we calculated the regression line and a comparative analysis was made of the influence the filters on the results of estimators by comparing the angular coefficient of these lines in relation to the angular coefficients of the lines of control signal, without noise and with noise, but without filtering. The values obtained demonstrate that there is no filter that can be applied with similar results for all estimators. In signals with noise jitter estimators have had inconsistent results, especially the interference noise jitter on the filters and on the estimators as a result of the relationship of jitter bandwidth jitter and notch cut filters. Despite the limitations of the study, the results have potential to assist researchers in making the decision to use or not of filters in EMGs signals and, if so, which ones show better results.