Screening of the muscular fatigue with aging at low isometric contractions using shape analysis of HD-sEMG signals

Fatigue is a physiological phenomenon related to the inability to reach and sustain a muscle contraction at a percentage of maximum voluntary contraction (MVC) force. Generally, muscle fatigue, occurs after a prolonged strong muscle activity. Due to the strong variability of the muscle from person to person, it is not simple to find a general threshold rule to define a fatigue status. Muscular fatigue is one of the first signs of frailty, presence of Sarcopenia and skeleton-muscular pathologies. A correct and precise assessment of muscular fatigue could enhance significantly the early detection of the skeleton-muscular system decline due to aging. Accordingly to the World Health Organisation, in two years one in five people is going to be over 60 years old. The general positive life expectancy trend is a clear index of quality of life. On the other hand, the composition of the population is changing; new prevention methods are needed on order to ensure an high life quality in old-age. The aim of this work is to investigate new parameters related to the muscular fatigue using the Shape Analysis applied on HD-sEMG signals and to provide a first comparison between Young and Elderly people. The contraction level used in this work is 20%MVC from Biceps Brachii in order to analyse the smaller and less fatigable muscle fibres. The global objective is a better assessment of muscle fatigue with aging leading to a better comprehension of the complex processes involved, related to functional and physiological decline.

La fatica muscolare è un fenomeno fisiologico collegato all’incapacità di raggiungere e mantenere un pre-determinato livello di contrazione muscolare. Generalmente, la fatica muscolare, avviene dopo un’intensa e prolungata attività muscolare. A causa della sua elevata variabilità inter persona, non è semplice definire una soglia generale per determinare la stato di fatica. La fatica muscolare è uno dei primi sintomi della possibile presenza di Sarcopenia, fragilità e patologie muscolo-scheletriche. Una corretta e precisa valutazione della fatica muscolare potrebbe migliorare significativamente la diagnosi di possibili problemi collegati al sistema al sistema muscolare dovuti all’invecchiamento. Secondo l’Organizzazione Mondiale della Sanità, in due anni una persona su cinque avrà più di 60 anni. L’innalzamento dell’aspettativa di vita è sicuramente un indice della qualità della vita. D’altro canto, la composizione della popolazione sta cambiando rendendo necessari nuovi metodi di prevenzione per assicurare un elevato tenore di vita durante l’invecchiamento. Lo scopo di questo lavoro è quello di analizzare nuovi parametri correlato alla fatica muscolare utilizzando la Shape Analysis applicata a segnali HD-sEMG e fornire un primo confronto tra persone anziane e giovani. Il livello di contrazione utilizzato in questo lavoro è del 20%MVC (Maximal Voluntary Contraction) allo scopo di analizzare il comportamento delle fibre muscolari più piccole e soggette a fatica. L’obiettivo globale è, inoltre, fornire una miglior metodo di detezione della fatica nell’invecchiamento per una migliore comprensione dei complessi processi coinvolti nel declino funzionale e fisiologico.