Master’s thesis of Engineering: Gait analysis of lumbar muscle activation patterns during constant speed locomotion using surface electromyography

Gait Analysis Of Lumbar Muscle Activation Patterns During Constant Speed Locomotion Using Surface Electromyography

Tác giả: Wai Ming Poon

Lĩnh vực: Kỹ thuật Điện và Máy tính

Nội dung tài liệu:

Nghiên cứu này trình bày phân tích sự thay đổi của điện cơ đồ bề mặt (sEMG) ở những người tham gia khỏe mạnh và những người bị Đau Lưng Dưới (LBP) trong khi đi bộ và chạy. Tín hiệu sEMG được ghi lại trong khi người tham gia đi bộ và chạy trên máy chạy bộ. Cường độ và thời lượng hoạt động của cơ cho mỗi lần gót chân chạm đất là các đặc trưng được phân tích. Kết quả cho thấy có sự khác biệt đáng kể giữa hai nhóm khi chạy, với nhóm LBP có sự gia tăng phương sai lớn hơn nhiều so với nhóm khỏe mạnh. Sự khác biệt này cũng rất đáng kể khi quan sát sự thay đổi phương sai theo thời gian. Từ những kết quả này, nghiên cứu đề xuất rằng phương sai của sEMG cơ lưng dưới, được ghi lại trong khi chạy, có thể được sử dụng để xác định bệnh nhân LBP.

Mục lục chi tiết:

• Declaration
• Acknowledgements
• Abstract
• Table of Contents
• List of Figures
• List of Tables
• Acronyms
• Chapter 1 Introduction
  • 1.1 Research Objectives
  • 1.2 Thesis Outline
• Chapter 2 Literature Review
  • 2.1: Introduction
  • 2.2 Background Information
    • 2.2.1: Anatomy of Human Spine
    • 2.2.2: Low Back Pain and Chronic Low Back Pain
    • 2.2.3: Causes of Low Back Pain
      • 2.2.3a: Muscle Strains and Lumbar Sprains
      • 2.2.3b: Lumbar Radiculipathy
      • 2.2.3c: Herniated Disc
      • 2.2.3d: Degeneration Discs
    • 2.2.4: Diagnostic Tools for LBP
      • 2.2.4a: X-Ray
      • 2.2.4b: Computed Tomography (CT) scans
      • 2.2.4c: Magnetic Resonance Imaging (MRI) Scans
      • 2.2.4d: Nerve root tension tests
  • 2.3: EMG of the Back Maintained Posture
  • 2.4: Activation patterns during different walking speed
  • 2.5: Activation pattern of CLBP under perturbation walking speed
  • 2.6: Effect of activation pattern during pain and fear of pain
• Chapter 3 Experimental Setup
  • 3.1: Experimental Setup
    • 3.1.1: The methodology of subject selection
      • 3.1.1a: Ehtics approval and experiment authority
      • 3.1.1b: Subject selection
    • 3.1.2: Type of locomotion conduct in the experiment
    • 3.1.3: Lumbar Muscle selection of the experiment
    • 3.1.4: Equipment details and design
      • 3.1.4a: EMG recording system
      • 3.1.4b: Foot Sensor design
      • 3.1.4c: Reference Electrode
      • 3.1.4d: Treadmill Information
  • 3.2: Experimental Protocol
• Chapter 4 Methodology
  • 4.1: Introduction
  • 4.2: Signal Processing Method
  • 4.3: Activation period analysis method
    • 4.3.1: Threshold calculation method
  • 4.4: Amplitude analysis method
• Chapter 5 Results, Observation and Discussion
  • 5.1: Introduction
    • 5.1.1: sEMG recording indicating activation and deactivation period of lumbar muscle
    • 5.1.2: Overview of key research data
  • 5.2: Analysis method using activation period
  • 5.3: Amplitude analysis method
    • 5.3.1: Subjects with Low Back Ailments
      • 5.3.1a: Observation summary for table and figure from 5.2a to 5.2d (Walking – LBP subjects)
      • 5.3.1b: Observation summary for table and figure from 5.3a to 5.3d (Running – LBP subjects)
    • 5.3.2: Subjects without low back ailments (The healthy group)
      • 5.3.2a: Observation summary for table and figure from 5.4a to 5.4d (Walking – Healthy subjects)
      • 5.3.2b: Observation summary for table and figure from 5.5a to 5.5d (Running – Healthy subjects)
    • 5.3.3: Summary of comparison of all channels in average variance between both healthy and low back ailment subjects
  • 5.4: Observations
    • 5.4.1: Activation period analyzing method
    • 5.4.2: Amplitude analyzing method
      • 5.4.2a: Subjects with Low Back Ailments (Walking)
      • 5.4.2b: Subjects with Low Back Ailments (Running)
    • 5.4.3: The healthy subjects (Walking and Running)
  • 5.5: Summary of Key findings
• Chapter 6 Discussion, Conclusions and Recommendation
  • 6.1: Discussions
  • 6.2: Conclusion
    • 6.2.1: Pattern of the healthy subjects
    • 6.2.2: Pattern of the LBP subjects
    • 6.2.3: The comparison of the healthy and LBP subjects
  • 6.3: Recommendation
• References
• Appendix
  • Appendix A: Matlab Code for EMG normalization and filtering
  • Appendix B: Matlab Code for Activation analysis method
  • Appendix C: Matlab Code for Amplitude analysis method
  • Appendix D: Heel Strike Sensor Design schematic
  • Appendix E: Extra information of activation analysis method
  • Appendix F: Questionnaire (Chinese version)
  • Appendix G: Questionnaire (English version)
  • Appendix H: Ehtics approval letter (The University of Hong Kong)
  • Appendix I: Ehtics approval letter (RMIT University)