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Umbral de detección de la intención de movimiento de los músculos involucrados en la flexo-extensión de la rodilla durante la marcha

Abstract:

Esta investigación estudia tres detectores de intención de movimiento de los músculos involucrados en la flexo-extensión de la rodilla durante la marcha, basado en electromiografía superficial (sEMG). El propósito de este estudio consiste en estimar el umbral de detección de la intención de movimiento de nueve músculos específicos. El sistema de adquisición de datos usado está formado por una tarjeta shield EKG/EMG basada en Arduino Mega. Participaron 21 sujetos (14 hombres), edad (21.52±2.4 años) sin patologías a nivel de la rodilla. Se registraron sEMG de 9 músculos a 1 KHz y 58±3 segundos de duración. Posteriormente, se realizó un estudio de tres detectores: Umbral Simple (D1), Doble Umbral (D2) y Doble Umbral Estadístico (D3). La comparación fue realizada en base a la distancia al punto de detección perfecta (DDP) y tiempo de retardo (T_d), usando una técnica de validación cruzada. D3 presentó un mejor desempeño (SEN: 85,88±2,18 %; ESP: 86,1±3,55 % Td: 6,24±2,42 ms). Adicionalmente, se determinó el valor mínimo/deseable de la SNR para una medición confiable de la Frecuencia Media (MNF) de la señal sEMG. Las señales se contaminaron con diferentes niveles de ruido. Los umbrales fueron determinados usando el algoritmo K-medias (Mínimo: 5,51 dB; Deseable 12,28 dB). El inicio de la contracción muscular está a cargo de activar un dispositivo ortopédico, por lo tanto, una detección precisa de este episodio de contracción muscular es de crucial importancia para asegurar la operación adecuada del dispositivo. El detector D3 cumple estas características y este hallazgo constituye una contribución para el desarrollo del prototipo de exoesqueleto propuesto por el DEET.