Design and implementation of a normative sEMG values database as a tool for quantitative EMG in rehabilitation research
Creators: name: Αρβανιτίδης, Αθανάσιος Βασιλείου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2024
Subjects: subject: Ηλεκτρομυογραφία
subject: Κανονιστική Βάση Δεδομένων
subject: Βιοϊατρική Μηχανική
subject: Electromyography
subject: Normative Database
subject: Biomedical Engineering
subject: FOS: Medical engineering

description: The increasing prevalence of disabilities worldwide, coupled with rapid technological advancements, has intensified the demand for rehabilitation services. Healthcare systems now require reliable and precise tools to assess muscle function, particularly for individuals with neuromuscular disorders. However, current clinical practices lack standardized normative sEMG data, limiting precise evaluations and comparisons of muscle function. This study addresses this gap by developing a normative sEMG database for the biceps and triceps muscles. Surface EMG data were collected from 100 healthy participants under controlled conditions, during a range of tasks. Following a series of signal preprocessing steps and feature extraction, normative values for various EMG features were established using statistical measures such as Z-scores for standardization and the Shapiro-Wilk test for normality. Of the 408 extracted features, 87 met normative criteria, while 153 required further non-parametric analysis, 20 showed low variance across participants, and 148 were excluded due to high variability or inconsistency. The resulting database, validated for reliability and relevance, provides a foundational resource for clinicians and researchers. This work contributes to the future development of assistive devices and rehabilitation tools by offering a structured approach to sEMG data standardization and a substantial volume of EMG data. Although limitations, including participant diversity and equipment precision, suggest areas for improvement, this study lays critical groundwork for advancing muscle function assessment and enhancing rehabilitation outcomes.
description: Η αυξανόμενη τάση των περιστατικών αναπηρίας παγκοσμίως, σε συνδυασμό με την ταχεία τεχνολογική πρόοδο, έχει εντείνει τη ζήτηση για υπηρεσίες αποκατάστασης. Τα συστήματα υγείας χρειάζονται πλέον αξιόπιστα και ακριβή εργαλεία για την αξιολόγηση της μυϊκής λειτουργίας, ιδιαίτερα για άτομα με νευρομυϊκές διαταραχές. Ωστόσο, οι τρέχουσες κλινικές πρακτικές στερούνται τυποποιημένων κανονιστικών δεδομένων ηλεκτρομυογραφήματος (ΗΜΓ), γεγονός που περιορίζει την ακριβή αξιολόγηση και σύγκριση της μυϊκής λειτουργίας. Η παρούσα μελέτη αντιμετωπίζει αυτό το κενό αναπτύσσοντας μια κανονιστική βάση δεδομένων ΗΜΓ για τα άνω άκρα και συγκεκριμένα, για τους δικέφαλους και τρικέφαλους μύες. Δεδομένα επιφανειακής ηλεκτρομυογραφίας συλλέχθηκαν από 100 υγιείς συμμετέχοντες υπό ελεγχόμενες συνθήκες, κατά την εκτέλεση μιας σειράς κινήσεων. Ακολουθώντας μια σειρά από βήματα προ επεξεργασίας σήματος και εξαγωγής χαρακτηριστικών, καθορίστηκαν κανονιστικές τιμές για διάφορα χαρακτηριστικά ΗΜΓ χρησιμοποιώντας στατιστικά μέτρα όπως Z-scores για τυποποίηση και το τεστ Shapiro-Wilk για τον έλεγχο κανονικότητας. Από τα 408 εξαγόμενα χαρακτηριστικά, τα 87 πληρούσαν τα κανονιστικά κριτήρια, ενώ τα 153 απαιτούσαν περαιτέρω μη παραμετρική ανάλυση, τα 20 εμφάνισαν χαμηλή διακύμανση μεταξύ των συμμετεχόντων, και τα 148 αποκλείστηκαν λόγω υψηλής διακύμανσης ή ασυνέπειας. Η βάση δεδομένων, επαληθευμένη ως προς την αξιοπιστία και τη συνάφεια, παρέχει ένα θεμελιώδες εργαλείο για κλινικούς ιατρούς και ερευνητές. Αυτή η εργασία συμβάλλει στην μελλοντική ανάπτυξη βοηθητικών συσκευών και εργαλείων αποκατάστασης, προσφέροντας μια δομημένη προσέγγιση για την τυποποίηση δεδομένων ΗΜΓ, ενώ ταυτόχρονα παρέχει έναν σημαντικό όγκο δεδομένων ΗΜΓ. Παρόλο των υφιστάμενων περιορισμών, όπως η ποικιλία των συμμετεχόντων και η ακρίβεια του εξοπλισμού, αυτή η μελέτη θέτει βάσεις για την εξέλιξη της αξιολόγησης της μυϊκής λειτουργίας και τη βελτίωση των αποτελεσμάτων της αποκατάστασης.