Estudio comparativo de las características de señales electromiográficas captadas en superficie (EMGs), con electrodos monopolares convencionales y con electrodos anulares concéntricos, durante el manejo de una herramienta de cirugía laparoscópica

Abstract

[ES] Hoy en día, han aumentado las cirugías mínimamente invasivas mediante herramientas laparoscópicas gracias a su reducción en el tiempo de recuperación postoperatoria. Pero el uso de estas herramientas puede llegar a acarrear problemas en los facultativos, como consecuencias de la fatiga muscular que sufren los músculos durante la intervención, siendo uno de los factores que lo provocan la ergonomía de la herramienta convencional. Estudios anteriores han utilizado la técnica de Electromiografía de Superficie (EMGs) con electrodos monopolares para el análisis de la fatiga y con ello poder desarrollar nuevas herramientas que mejoren la ergonomía y así contribuir a solventar el problema, pero con estos electrodos se obtienen señales con ruido e interferencia ECG que hacen que sea más difícil el análisis de la señal. El objetivo de este Trabajo Fin de Máster es realizar un estudio comparativo entre los electrodos monopolares convencionales y los electrodos anulares concéntricos (estiman el laplaciano del potencial de superficie) para ver con cuál de ellos se atenúa más el ruido y la interferencia ECG y con cual se desarrollaría mejor el análisis de la fatiga muscular. Para ello se han registrado señales de los músculos bíceps, deltoides y trapecio en 12 sujetos durante un ejercicio estático y se han obtenido una serie de parámetros para el análisis de la señal. Tal como se esperaba, el resultado obtenido de la relación señal ruido fue menor con el uso de los electrodos anulares concéntricos debido a la amplitud de la señal, siendo esta más pequeña. Respecto al estudio de la interferencia se ha centrado en el trapecio para cuantificar la interferencia ECG, obteniéndose que en algunas posiciones los electrodos anulares concéntricos funcionaban mejor atenuando más las interferencias, pero no existieron diferencias estadísticamente significativas en los resultados, pudiendo ser debido al estudio de una cantidad pequeña de sujetos. Para finalizar, se ha obtenido la entropía muestral, resultando una disminución de ésta con los electrodos anulares concéntricos, centrándonos en las posiciones de entrada y salida, siendo la de salida donde se aprecia mayor fatiga y el valor de entropía es menor.

[EN] Today, minimally invasive surgeries have been increased by laparoscopic tools thanks to their reduction in postoperative recovery time. But the use of these tools can lead to problems in the doctors, as consequences of muscle fatigue suffered by the muscles during the intervention, being one of the factors that cause the ergonomics of the conventional tool. Previous studies have used the technique of Surface Electromyography (EMGs) with monopolar electrodes for the analysis of fatigue and thus be able to develop new tools that improve ergonomics and thus contribute to solve the problem, but with these electrodes are obtained signals with noise and ECG interference that make it more difficult to analyse the signal. The objective of this Master's Thesis is to carry out a comparative study between conventional monopolar electrodes and concentric ring electrodes (they estimate the Laplacian surface potential) to see which of them attenuates the noise and the ECG interference and with which analysis of muscle fatigue would be better developed. To do this, signs of the biceps, deltoid and trapezius muscles were recorded in 12 subjects during a static exercise and a series of parameters were obtained for the analysis of the signal. As expected, the result obtained from the signal-to-noise ratio was lower with the use of concentric ring electrodes due to the amplitude of the signal, which is smaller. Regarding the study of interference, it has focused on the trapezius to quantify the ECG interference, obtaining that in some positions the concentric ring electrodes worked better attenuating more the interferences, but there were no statistically significant differences in the results, which could be due to the study of a small number of subjects. To conclude, the sample entropy was obtained, resulting in a decrease of this with the concentric annular electrodes, focusing on the entry and exit positions, being the exit where greater fatigue is observed and the entropy value is lower.