肌肉运动采集的表面肌电信号是时间序列信号,它是表面引导电极触及多个运动单位活动时所产生的电变化在时间和空间叠加,是由许多运动单位的电活动共同造成的,须经处理才能用来评价疲劳。评价的指标主要有时间域分析(Time Domain)、频率域分析(Frequency Domain)、小波(Wavelet)分析等领域。
(一)积分肌电(IEMG)
积分肌电是指所得肌电信号经整流滤波来求单位时间内曲线下面积的总和,它可反映肌电信号随时间进行的强弱变化,是评价疲劳的重要手段。随运动的进行,开始阶段参与的运动单位开始疲劳,需要募集更多的运动单位参与运动,肌肉放电现象增强,单位时间内的积分肌电值也随之增加。随着运动的进行,运动单位疲劳的产生,参加收缩的运动单位减少,频率下降,表现为积分肌电值降低。这种肌电变化规律是疲劳过程中不同阶段的表现,并不因肌肉的位置或用力方式变化而改变。
(二)平均振幅(MA)
振幅反映肌肉电信号的强度与参与的运动单位数目及放电频率同步化程度有关,迈克·沃格特(Michael Viogt)等认为耐力项目的运动员其牵张反射IEMG的平均振幅大于力量项目的运动员,可用于对耐力素质的评价。均方根振幅RMS用来描述一段时间内肌电的平均变化特征,指此段时间内所有振幅的均方根值。但不能反映肌电信号的细节变化。疲劳时肌电信号的振幅增高,势必引起RMS的增加,可以通过比较不同时期的RMS,确定疲劳发生的时间和疲劳的程度。(www.daowen.com)
(三)频率域分析
频率域分析是指在频率方面评价肌电信号的指标分析,频域信号是将时域信号通过快速傅里叶转换(FFT)得出,在表面肌电信号的检测与分析中具有重要的应用价值。与时域指标对比,频域指标有以下优势:①在肌肉疲劳过程中均呈明显的直线递减型变化,而时域指标的变化则有较大的变异;②频域指标时间序列曲线的斜率不受皮下脂肪厚度和肢体围度的影响,而时域指标则易受影响;③频域指标时间序列曲线的斜率与负荷持续时间明显相关,而时域指标的相关不明显。频域分析主要指标有平均功率频率(MPF)、中值频率(MF&Fm)。
疲劳时,功率谱大多由高频向低频漂移,MF和MPF值也相应下降。一般认为MPF在反映较低负荷收缩时的灵敏度较高,MF在抗噪声干扰方面更具优势。关于IEMG频谱左移的原因目前认为有中枢和外周两方面的机制,中枢机制主要是指大脑皮层及运动神经元疲劳时放电频率的减弱和运动单位兴奋的同步化的降低;外周机制包括:①肌内压升高,使血流受阻,引起肌细胞膜通透性发生变化,导致动作电位传导速度下降;②因快肌运动单位很快疲劳,募集更多的未疲劳的慢肌运动单位参加工作;③局部酸性代谢产物堆积,肌肉运动时产生的细胞外K+或乳酸浓度的增加将直接导致肌膜传导速度的降低。
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