Methodische Untersuchungen zum dynamischen EMG-Mapping auf der Basis der Hilbert-Transformation

Summary

On the basis of Discrete Hubert Transformation spectral parameters for dynamic EMG analysis can be introduced. Within analysis intervals which are used in the same manner as in spectral analysis, the momentary power of EMG frequency bands can be computed as time series of the same interval duration. A close connection exists between momentary power and the current phenomenology of power spectral analysis because the momentary power of a defined frequency band can be seen as the exact dynamic equivalent of the corresponding mean power value deduced from the power spectrum. A multichannel EMG recording (> 16 channels) makes the representation of the topographical distribution of the spectral parameter by a coloured map possible. Additionally, the momentary power can be used to calculate map sequences. In this way, changes of EMG activity can be quantified by map sequences of an arbitrary time resolution. By calculation of momentary frequency via DHT an artefact detection scheme for ECG interference can be suggested. A completion of this methodology can be carried out by applications of adaptive filtration procedures. Using this concept of EMG processing, a new and common methodical basis of EMG power spectral analysis can be introduced.

Zusammenfassung

Auf der Basis der diskreten Hilbert-Transformation können Spektralparameter für die dynamische EMG-Analyse berechnet werden. Dabei wird innerhalb eines Analyseintervalls, welches auch für die Leistungsspektralanalyse genutzt wird, die Momentanleistung von EMG-Frequenzbändern über die Gesamtdauer des Intervalls berechnet. Es existiert ein vollständiger Zusammenhang zwischen der Leistungsspektralanalyse und der Berechnung der Momentanleistung, weil damit exakte dynamische Äquivalente für die in Frequenzbereichen des Leistungsspektrums bestimmten mittleren Leistungen (Leistungsspektralparameter) berechnet werden können. Bei einem mehrkanalig registrierten Elektromyogramm (> 16 Kanäle) kann eine topographisch-orientierte Darstellung der Verteilung spektraler EMG-Parameter durch farbige Karten erfolgen. Zusätzlich ermöglicht die Berechnung der Momentanleistung die Darstellung von Maß-Sequenzen. Somit können Änderungen der EMG-Aktivität durch Map-Sequenzen mit beliebiger zeitlicher Auflösung quantifiziert werden. Zudem kann mit Hilfe der Momentanfrequenz, die ebenfalls über die diskrete Hilbert-Transformation errechnet wird, eine Artefaktdetektion für EKG-Interferenzen eingeführt werden. Vervollständigt wird diese Detektion durch Anwendungen adaptiver Filter. Die auf diesem Gesamtkonzept basierende EMG-Verarbeitung ermöglicht ein neues und gemeinsames Konzept zur EMG-Leistungsspektralanalyse.

Key words

EMG-analysis - Momentary power - Momentary frequency - Discrete Hilbert Transformation - Dynamic mapping