Analisi dell'attività mioelettrica dei muscoli della spalla in esercizi controllati

Surface electromyography (sEMG) measurements provide a non-invasive and appropriate way to assess muscle functionality and to detect muscle activity during particular movements. In this thesis the electromyographic signals generated by 6 shoulder muscles (Pectoralis major, Anterior deltoid, Posterior deltoid, Upper trapezius, Middle trapezius, Lower trapezius) are analyzed during the execution of flexion (FE) and ababduction (AA) movements by 51 healthy (asymptomatic) subjects. The aim of the work is to obtain reference patterns to be used for comparison with measurements made on pathological cases. Initially the signals were treated for the removal of the cardiac artifact through a subtraction algorithm (Template Subtraction) which allowed a good removal of the ECG interference. Secondly, muscle onsets and offsets were detected with a double threshold algorithm, which was implemented on the basis of a protocol proposed in a study by Freddolini and which made possible to analyze the order of activation and deactivation of the different muscles. Subsequently, the elevation angles of the humerus (acquired simultaneously with the sEMG signal) were considered to conduct, in both types of movement, an investigation about their value in the time instant of muscle activation and deactivation: there was no real correlation in the subjects taken into consideration. From the calculation of the APA (Anticipatory Postural Adjustments), it was found that all muscles tend to activate before the start of kinematic movement. At the end, an analysis of the signal morphology of the various muscles was conducted (average profile of the curve with standard deviations). The described work made possible to implement a script which automatically allows to conduct the same analyzes on a single patient and to compare the collected results with the normal ranges previously obtained. This code was finally used on a pathological case to assess its applicability in the practice.

Le misurazioni elettromiografiche di superficie (sEMG) forniscono un modo non invasivo e appropriato per valutare la funzionalità di muscoli e rilevarne l'attività durante particolari movimenti. In questa tesi si sono analizzati i segnali elettromiografici generati da 6 muscoli del cingolo scapolo omerale (Gran pettorale, Deltoide anteriore, Deltoide posteriore, Trapezio superiore, Trapezio medio, Trapezio inferiore) nell’esecuzione di movimenti di flessione (FE) e ab-abduzione (AA) da parte di 51 soggetti sani (asintomatici). Lo scopo del lavoro è quello di ottenere dei pattern di riferimento da utilizzare per il confronto con misurazioni effettuate su casi patologici. Inizialmente i segnali sono stati trattati effettuando la rimozione dell’artefatto cardiaco tramite un algoritmo di sottrazione (Template Subtraction) che ha consentito una buona rimozione dell’interferenza dell’ECG. Si è poi passati alla detection di onset e offset muscolari con un algoritmo a doppia soglia, che è stato implementato ispirandosi a un protocollo proposto in uno studio di Freddolini e che ha consentito di analizzare l’ordine di attivazione e di disattivazione dei diversi muscoli. Successivamente si sono considerati gli angoli di elevazione dell’omero acquisiti contemporaneamente al segnale sEMG, per svolgere, in entrambe le tipologie di movimento, un’indagine circa il loro valore negli istanti di attivazione e disattivazione muscolare: non è risultata esserci una vera e propria correlazione nei soggetti presi in considerazione. Dal calcolo degli APA (Anticipatory Postural Adjustments) effettuato si evince che tutti i muscoli tendono ad attivarsi prima dell’inizio del movimento cinematico. È stata infine svolta un’analisi della morfologia del segnale dei vari muscoli (profilo medio della curva con deviazioni standard). Il lavoro fin qui descritto ha permesso di implementare uno script che, in modo automatico, consente di svolgere le stesse analisi su un singolo paziente e di confrontare i risultati con i range di normalità precedentemente ottenuti. Tale codice è stato infine utilizzato su un caso patologico per valutarne l’applicabilità nella pratica.