سیگنال ماهیچه نگاره (Electromyogram / EMG Signal)، در ریاضیات (Mathematics)
انواع سیگنال ها (Signal) را در آموزش زیر شرح دادیم :
سیگنال ماهیچه نگاره (Electromyogram / EMG Signal) :
تعریف: سیگنال الکترومایوگرام (EMG) یک سیگنال زیستی است که فعالیت الکتریکی عضلات را ثبت می کند. این سیگنال توسط الکترودهایی که روی پوست (EMG سطحی) یا با سوزن داخل عضله (EMG سوزنی) قرار می گیرند، اندازه گیری می شود.
منشأ: EMG منعکس کننده پتانسیل عمل واحدهای حرکتی (موتور یونیت) است که در اثر انقباض عضله ایجاد می شوند. هر واحد حرکتی شامل یک نورون حرکتی و فیبرهای عضلانی متصل به آن است.
دامنه و فرکانس: دامنه EMG سطحی معمولا بین ۰ تا ۱۰ میلی ولت است. محدوده فرکانسی مفید آن حدود ۲۰ تا ۵۰۰ هرتز است (انرژی اصلی در ۵۰-۱۵۰ هرتز).
کاربردها: تشخیص بیماری های عصبی-عضلانی (مثل ALS، میوپاتی، نوروپاتی)، کنترل پروتزهای هوشمند، بیوفیدبک، تحقیقات ارگونومی و ورزشی، و رابط های انسان-ماشین.
EMG سطحی در مقابل سوزنی: EMG سطحی غیرتهاجمی است و فعالیت کلی عضله را نشان می دهد، اما برای تشخیص دقیق بیماری ها از EMG سوزنی استفاده می شود که فعالیت واحدهای حرکتی منفرد را ثبت می کند.
پردازش سیگنال EMG: مراحل معمول: پیش پردازش (فیلتر میان گذر ۲۰-۵۰۰ هرتز، حذف نویز برق شهر)، یکسوسازی (rectification)، استخراج ویژگی ها (RMS، MAV، تعداد صفرگذر، فرکانس متوسط)، و طبقه بندی (تشخیص حرکت).
\[ \text{RMS} = \sqrt{\frac{1}{N} \sum_{n=1}^{N} x[n]^2} \]روش های آشکارسازی فعالیت: برای تشخیص اینکه عضله منقبض است یا نه، از آستانه گذاری روی سیگنال یکسوشده و هموار شده استفاده می شود.
مثال عملی: یک دست مصنوعی هوشمند: الکترودهای EMG روی عضلات ساعد فرد قطع عضو قرار می گیرند. وقتی فرد تصور می کند دست خود را باز کند، سیگنال EMG خاصی تولید می شود که پروتز را فعال می کند.
چالش ها: EMG تحت تأثیر عوامل مختلفی است: خستگی عضله (تغییر فرکانس)، تعریق، حرکت الکترود، و تداخل با سایر عضلات (کراستاک).
جمع بندی: EMG یک ابزار مهم برای مطالعه عملکرد عضلات و تشخیص بیماری های عصبی-عضلانی است و در مهندسی توانبخشی کاربردهای فراوانی دارد.
