Identificación de Tareas Isométricas y Dinámicas del Miembro Superior Basada en EMG de Alta Densidad

Abstract

[EN] Identification of tasks and estimation of volitional movement based on electromyography (EMG) constitute a known problem that involves different areas in the field of expert systems and particularly pattern recognition, with many possible applications in assistive and rehabilitation devices. The obtained information can be very useful to control exoskeletons or robots used in active rehabilitation processes. The emerging technology of high-density electromyography (HD-EMG) opens up new possibilities to extract neural information, and it has already been reported that the spatial distribution of HD-EMG intensity maps is a valuable feature in the identification of isometric tasks. This study explores the use of the spatial distribution of myoelectric activity and carries out a task identification during dynamic exercises at different velocities which are much closer to the ones commonly used during therapy. To this end, HD-EMG signals were recorded in a group of healthy subjects while performing a set of isometric and dynamic upper limb tasks. The results show that spatial distribution is a very useful feature in the identification not only of isometric contractions but also of dynamic contractions, so it can be very useful to improve the control of rehabilitation devices, making it more natural and permitting to adapt better to the user.

[ES] La identificación de tareas y estimación del movimiento voluntario basados en electromiografía (EMG) constituyen un problema conocido que involucra diferentes áreas en sistemas expertos, particularmente la de reconocimiento de patrones, con muchas aplicaciones posibles en dispositivos de asistencia y rehabilitación. La información que proporciona puede resultar útil para el control de exoesqueletos o brazos robóticos utilizados en terapias activas. La tecnología emergente de electromiografía de alta densidad (HD-EMG) abre nuevas posibilidades para extraer información neural y ya ha sido reportado que la distribución espacial de mapas de intensidad HD-EMG es una característica valiosa en la identificación de tareas isométricas (contracciones que no producen cambio en la longitud del músculo). Este estudio explora la utilización de la distribución espacial de la actividad mioeléctrica y lleva a cabo identificación de tareas durante ejercicios dinámicos a diferentes velocidades que son mucho más cercanos a los que se utilizan habitualmente en las terapias de rehabilitación. Con este objetivo, se registraron señales HD-EMG en un grupo de sujetos sanos durante la realización de un conjunto de tareas isométricas y dinámicas del miembro superior. Los resultados indican que la distribución espacial es una característica muy útil en la identificación, no solo de contracciones isométricas sino también de contracciones dinámicas, mejorando la eficiencia y naturalidad del control de dispositivos de rehabilitación para que se adapte mejor al usuario.