| | SLO | ENG | Piškotki in zasebnost

Večja pisava | Manjša pisava

Izpis gradiva Pomoč

Naslov:Sledenje spremembam impulznih odzivov v nestacionarnih večkanalnih konvolutivnih mešanicah impulznih izvorov, uporabljeno pri analizi površinskih elektromiogramov : doktorska disertacija
Avtorji:ID Kramberger, Matej (Avtor)
ID Holobar, Aleš (Mentor) Več o mentorju... Novo okno
Datoteke:.pdf DOK_Kramberger_Matej_2022.pdf (13,88 MB)
MD5: 3D0C0EEE6809FA3758B455C6737B78C0
 
Jezik:Slovenski jezik
Vrsta gradiva:Doktorsko delo/naloga
Tipologija:2.08 - Doktorska disertacija
Organizacija:FERI - Fakulteta za elektrotehniko, računalništvo in informatiko
Opis:V doktorski disertaciji obravnavamo sledenje in napovedovanje sprememb impulznih odzivov v nestacionarnih konvolutivnih mešanicah impulznih izvorov in njun vpliv na uspešnost razpoznave impulznih izvorov. Pri tem izhajamo iz lastnosti večkanalnih površinskih elektromiogramov (EMG), v katerih predstavljajo impulzni odzivi akcijske potenciale motoričnih enot (APME), impulzni izvori pa nosijo informacije o trenutkih proženja posameznih motoričnih enot (ME). Med dinamičnimi ali utrujajočimi skrčitvami skeletnih mišic se APME v času zvezno spreminjajo in v doktorski disertaciji pokažemo, da je to spreminjanje vsaj odsekovno linearno, torej lahko spreminjanje APME obravnavamo kot zaporedje linearnih sprememb. Ker so APME bistven gradnik filtrov ME, s katerimi iz večkanalnih površinskih signalov EMG ocenimo vlake impulzov ME, nam napovedovanje sprememb APME omogoča dekompozicijo večkanalnih površinskih signalov EMG v prožilne trenutke ME. V doktorski disertaciji omenjeno spoznanje vgradimo v Kalmanov filter za napovedovanje sprememb APME v posameznem kanalu signalov EMG, rezultate Kalmanovega napovedovanja posameznih kanalov pa združimo v celovito napoved filtra ME v danem časovnem trenutku. Omenjeno rešitev ovrednotimo na sintetičnih in eksperimentalnih večkanalnih površinskih signalih EMG, ki so posneti iz dvoglave nadlahtne mišice (biceps brachii) ter mišice palca roke (abductor pollicis brevis). Skrbno preučimo vpliv parametrov Kalmanovega filtra na uspešnost filtrov ME in predlagamo njihove optimalne vrednosti. Ker se med posameznimi mišicami in eksperimentalnimi protokoli razlikujejo dinamike spreminjanja APME, se med posameznimi eksperimentalnimi protokoli razlikujejo tudi optimalne vrednosti Kalmanovega filtra. Statistična primerjava z ostalimi obstoječimi metodami za dekompozicijo večkanalnih površinskih signalov EMG, predvsem s predhodno objavljeno ciklostacionarno kompenzacijo konvolutivnih jeder (angl. cyclostationary Convolution Kernel Compensation - csCKC), pokaže, da daje opisan način sledenja in napovedovanja APME statistično značilno boljše rezultate od obstoječih metod. Na sintetičnih dinamičnih večkanalnih površinskih elektromiogramih dvoglave nadlaktne mišice zazna nova metoda 9,9 ± 2,2 ME, in sicer s senzitivnostjo 93,1 ± 7,8 % in preciznostjo 98,2 ± 2,6 %. V enakih razmerah zazna metoda csCKC 3,8 ± 1,8 ME, in sicer s senzitivnostjo 78,7 ± 15,1 % in preciznostjo 97,6 ± 3,4 %. V sintetičnih večkanalnih površinskih elektromiogramih mišice palca roke, tvorjenih med izdatnim izometričnim utrujanjem mišice, zazna prestavljena metoda 10,4 ± 2,3 ME, in sicer s senzitivnostjo 89,3 ± 23,6 % in preciznostjo 90,0 ± 18,9 %. V enakih razmerah zazna metoda csCKC 5,4 ± 1,1 ME, in sicer s senzitivnostjo 61,3 ± 41,2 % in preciznostjo 66,0 ± 36,9 %. Metodo ovrednotimo tudi na eksperimentalnih signalih z neznanimi trenutki proženj motoričnih enot. V tem primeru kot referenčne vrednosti vzamemo rezultate metode csCKC, ki jih je dodatno pregledal in uredil ekspert. V primeru utrujanja mišice palca roke nam novo predlagana metoda zazna 10,6 ± 5,5 ME, in sicer s senzitivnostjo 91,8 ± 15,9 % in preciznostjo 92,7 ± 10,7 %. V enakih razmerah zazna metoda csCKC 3,6 ± 3,0 ME, in sicer s senzitivnostjo 69,5 ± 30,2 % in preciznostjo 74,0 ± 26,0 %. Predstavljena metoda torej statistično značilno (p<0,01) presega učinkovitost do sedaj razvitih metod za dekompozicijo nestacionarnih večkanalnih površinskih elektromiogramov in je primerna tudi za preučevanje skrčitev, v katerih se oblike akcijskih potencialov motoričnih enot ne ponavljajo v ciklih. Med takšne primere sodijo samo enkrat izvedeni gibi in utrujanja skeletnih mišic. S tem predlagana metoda bistveno nadgrajuje prej objavljeno metodo csCKC, ki gradi ravno na ciklostacionarnosti površinskih elektromiogramov med ponavljajočimi neutrujajočimi meritvami.
Ključne besede:Motorične enote, akcijski potencial motorične enote, večkanalni površinski elektromiogram, dinamične skrčitve skeletnih mišic, utrujanje, dekompozicija sestavljenih signalov, prožilni trenutki motoričnih enot
Kraj izida:Maribor
Kraj izvedbe:Maribor
Založnik:[M. Kramberger]
Leto izida:2022
Št. strani:V, 155 str.
PID:20.500.12556/DKUM-83265 Novo okno
UDK:[621.37+681.5.015]:612.7-073.7(043.3)
COBISS.SI-ID:144872195 Novo okno
Datum objave v DKUM:09.03.2023
Število ogledov:699
Število prenosov:71
Metapodatki:XML DC-XML DC-RDF
Področja:KTFMB - FERI
:
KRAMBERGER, Matej, 2022, Sledenje spremembam impulznih odzivov v nestacionarnih večkanalnih konvolutivnih mešanicah impulznih izvorov, uporabljeno pri analizi površinskih elektromiogramov : doktorska disertacija [na spletu]. Doktorska disertacija. Maribor : M. Kramberger. [Dostopano 23 januar 2025]. Pridobljeno s: https://dk.um.si/IzpisGradiva.php?lang=slv&id=83265
Kopiraj citat
  
Skupna ocena:
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
5
(0 glasov)
Vaša ocena:Ocenjevanje je dovoljeno samo prijavljenim uporabnikom.
Objavi na:Bookmark and Share


Postavite miškin kazalec na naslov za izpis povzetka. Klik na naslov izpiše podrobnosti ali sproži prenos.

Licence

Licenca:CC BY-NC-ND 4.0, Creative Commons Priznanje avtorstva-Nekomercialno-Brez predelav 4.0 Mednarodna
Povezava:http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/deed.sl
Opis:Najbolj omejujoča licenca Creative Commons. Uporabniki lahko prenesejo in delijo delo v nekomercialne namene in ga ne smejo uporabiti za nobene druge namene.
Začetek licenciranja:10.10.2022

Sekundarni jezik

Jezik:Angleški jezik
Naslov:Tracking of impulse response changes in non-stationary multichannel convolutive mixtures of impulse sources, applied to the analysis of surface electromyograms
Opis:In this doctoral dissertation, we are discussing tracking and prediction of impulse response changes in non-stationary convolutional mixtures of impulse sources and their influence on the success of the identification of impulse sources. In doing so, we derive from the properties of multichannel surface electromyograms (EMGs), in which impulse responses represent the motor unit action potentials (MUAPs) and the impulse sources carry information about the firing moments of individual motor units (MU). During dynamic or fatiguing contractions of skeletal muscles, the MUAPs continuously change over time. In the doctoral dissertation, we show that these changes are at least piecewise linear, i.e. the change in the MUAPs can be considered as a sequence of linear changes. Since MUAPs are an essential building block of MU filters, which are used to estimate MU pulse trains from multichannel surface EMGs, predicting changes in MUAPs allows us to decompose multichannel surface EMG signals into MU firing patterns. In the doctoral dissertation, the knowledge mentioned above is incorporated into a Kalman filter for predicting changes of MUAPs in the individual channel of multichannel surface EMG, and the results of the Kalman filter prediction of individual channels are combined into a comprehensive prediction of the MU filter at a given time. The mentioned solution is evaluated on synthetic and experimental multichannel surface EMGs, which are recorded from the biceps brachii (BB) and abductor pollicis brevis (APB) muscles. We carefully study the influence of Kalman filter parameters on the performance of MU filters and propose their optimal values. Since the dynamics of changes in MUAPs differ between individual muscles and experimental protocols, the optimal values of the Kalman filter also vary between individual experimental protocols. A statistical comparison with other existing methods for the decomposition of multichannel surface EMGs, especially with the previously published cyclostationary convolution kernel compensation (csCKC), shows that the described method of tracking and predicting the MUAPs gives statistically significantly better results than the existing methods. On synthetic dynamic multichannel surface EMGs of the BB muscle, the new method detects 9,9 ± 2,2 MUs with a sensitivity of 93,1 ± 7,8 % and a precision of 98,2 ± 2,6 %. In the same conditions, the csCKC method detects 3,8 ± 1,8 MUs with a sensitivity of 78,7 ± 15,1 % and a precision of 97,6 ± 3,4 %. In the synthetic multichannel surface EMGs of the APB muscle that are generated during extensive isometric muscle fatigue, the newly described method detects 10,4 ± 2,3 MUs, with a sensitivity of 89,3 ± 23,6 % and a precision of 90,0 ± 18,9 %. In the same conditions, the csCKC method detects 5,4 ± 1,1 MUs, with a sensitivity of 61,3 ± 41,2 % and a precision of 66,0 ± 36,9 %. The method is also evaluated on experimental signals with unknown MU firing patterns. In this case, we use the results of the csCKC method as reference values, which were additionally reviewed and edited by an expert. In the case of fatiguing contractions of APB muscle, the proposed method detects 10,6 ± 5,5 MUs, with a sensitivity of 91,8 ± 15,9 % and a precision of 92,7 ± 10,7 %. In the same conditions, the csCKC method detects 3,6 ± 3,0 MUs, with a sensitivity of 69,5 ± 30,2 % and a precision of 74,0 ± 26,0 %. The presented method significantly exceeds the efficiency of the state-of-the-art methods for the decomposition of non-stationary multichannel surface electromyograms developed so far and is also suitable for studying contractions in which the shapes of MUAPs do not repeat in cycles. Such cases include recordings of movements performed only once and recordings of skeletal muscle fatigue. With this, the proposed method significantly improves the previously published csCKC method, which builds precisely on the cyclostationarity of surface EMG during repeated non-fatiguing measurements.
Ključne besede:motor units, motor unit action potential, high-density surface electromyogram, dynamic contractions of skeletal muscles, fatigue, compound signals decomposition, motor unit firing patterns


Komentarji

Dodaj komentar

Za komentiranje se morate prijaviti.

Komentarji (0)
0 - 0 / 0
 
Ni komentarjev!

Nazaj
Logotipi partnerjev Univerza v Mariboru Univerza v Ljubljani Univerza na Primorskem Univerza v Novi Gorici