Resumen

La estimación de la fuerza de agarre de la mano basada en la electromiografía de superficie (sEMG) desempeña un papel importante con una precisión prometedora en un entorno de laboratorio, pero difícilmente aplicable en la clínica debido a los cambios fisiológicos y otros factores. Uno de los factores críticos es la fatiga muscular concomitante a las actividades diarias, que degrada la precisión y fiabilidad de la estimación de la fuerza a partir de las señales sEMG. Las mediciones cualitativas convencionales de la fatiga muscular contribuyen a mejorar el modelo de estimación de la fuerza con un progreso limitado. Este trabajo propone un método fácil de implementar para evaluar cuantitativamente la fatiga muscular y demuestra que la métrica propuesta puede tener un impacto sustancial en la mejora del rendimiento de la estimación de la fuerza de agarre de la mano. En concreto, se utiliza la reducción de la capacidad máxima de generar fuerza como métrica de la fatiga muscular en combinación con una red neuronal de retropropagación (BPNN) para construir un modelo de estimación de la fuerza de agarre de la mano sEMG. Los experimentos se llevan a cabo en tres casos: (1) agrupando los datos de entrenamiento de todos los estados de fatiga muscular con la característica del dominio del tiempo solamente, (2) empleando la característica del dominio de la frecuencia para la expresión de la información de la fatiga muscular basada en el caso 1, y 3) incorporando la métrica cuantitativa del valor de la fatiga muscular como una entrada adicional para el modelo de estimación basado en el caso 1. Los resultados muestran que el grado de fatiga muscular y la intensidad de la tarea pueden distinguirse fácilmente, y la entrada adicional de la fatiga muscular en la BPNN mejora en gran medida el rendimiento de la estimación de la fuerza de agarre de la mano, lo que se refleja en el aumento del 6,3797% del valor R2 (coeficiente de determinación).

• Materias:Ingeniería biomédica Biomecánica Prótesis Extremidades (Cuerpo Humano) Músculos Hidromecánica
• Subjects:Biomedical engineering Biomechanics Prostheses Limbs (Human Body) Muscles Hydromechanics
• Palabras claves:fatiga muscular, estimación de la fuerza de agarre, fuerza de agarre de la mano, métrica del músculo, rendimiento de la mano, entrada adicional, medición cualitativa convencional, grado del músculo, información sobre la fatiga muscular, expresión del músculo
• Keywords:muscle fatigue, grasp force estimation, hand grasp force, metric of muscle, performance of hand, additional input, conventional qualitative measurement, degree of muscle, muscle fatigue information, expression of muscle