요추신전운동 시 중앙주파수와 웨이브렛 변환을 이용한 근피로도 분석
Muscle Fatigue Analysis by Median Frequency and Wavelet Transform During Lumbar Extension Exercises
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참고문헌
초록
본 연구에서는 건강한 남성 13명을 대상으로 최대자발 근수축의 44%, 55%, 66%에 해당하는 40, 50, 60kg의 부하를 주었으며 초당 48°의 속도로 요추신전 운동을 반복함으로써 근피로를 유발 시켰으며, 피검자의 왼쪽 척추기립근에 표면전극을 부착하여 근전도 신호를 측정하였다. 웨이브렛을 이용하여 “시-주파수”영역에서 근전도 신호를 주파수대역별로 분리하여 근피로도를 측정하고 중앙주파수를 이용하여 얻은 결과를 비교하였다. 본 연구에서는 중앙주파수가 시간에 따라 더 낮은 주파수 영역으로 천이되며 단지 대표 주파수의 경향만 나타냄을 확인할 수 있었다. 그러나 웨이브렛을 이용한 근피로도 분석 방법은 중앙주파수와는 달리 근육의 피로함에 따라 고주파수 대역의 신호(375～438Hz)는 일정하거나 감소하고 저주파영역의 신호(0～125Hz)는 증가하는 경향이 확인되어 웨이브렛 분석을 통해서 근피로를 정량화할 수 있음을 알 수 있었다. 본 연구를 통해 동적운동 시 웨이브렛을 이용한 분석방법이 중앙주파수 보다 근피로도를 분석하는데 있어 더욱 유용함을 확인할 수 있었다.
Abstract
In the present study, thirteen healthy volunteers performed lumbar extension exercises at 48°/s, loaded by 40, 50, 60kg(about 44, 55, 66% of maximum voluntary contraction). During the whole period of exercises, electromyographic(EMG) signal was measured in the erector spinae muscle in order to determine muscle fatigue. Using the wavelet transform, EMG signal was separated by various frequency ranges in the time-frequency domain, and muscle fatigue was analyzed, comparing with the results based on the median frequency(MDF). MDF shifted toward the lower frequency ranges with the muscle fatigue, showing a single characteristic frequency. On the other hand, wavelet transform of EMG signals resulted in increased power amplitude in lower frequency ranges(0-125Hz), and decreased power amplitude in higher frequency ranges(375-468Hz). This study reveals that the muscle fatigue during dynamic movement is explained better by wavelet analysis.
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