短时和快速傅里叶变换用于动态活动下表面肌电频谱分析的比较研究

摘要

目的：短时傅里叶变换(short time Fourier transform,STFT)作为频谱分析的新方法据信比快速傅里叶变换(fast Fourier transform,FFT)更适合于非稳定信号,探讨这两种方法在分析评价动态活动肌肉疲劳的差异.方法：9名男性大学生志愿者在实验室从事模拟的搬举活动(变换搬举重量和距离),测定搬举时左右两侧胸10和腰3水平竖脊肌的表面肌电信号.另10名志愿者在功率车上以3种速度跑步,记录此间双腿股内侧肌和股外侧肌的肌电.分别用STFT和FFT求得活动期间每秒钟肌电信号的中位频率(median frequency,MF),计算MF值依时间变化回归的斜率,比较两种算法所得结果的差异.结果：搬举实验,STFT所得MF值多小于FFT,在左侧胸10 (LT10)、右侧腰3(RL3)竖脊肌比较,差异有统计学意义(P＜0.05),在右侧胸10 (RT10)、左侧腰3(LL3)比较,差异无统计学意义(P＜0.05)。STFT变异性多大于FFT.两种MF其斜率的差异无统计学意义(P＞0.05),然而二者间呈高相关性(r＞0.5).STFT与FFT疲劳检出率比较,差异无统计学意义(P＞0.05).跑步实验,两种方法计算所得4块肌肉MF比较,差异均无统计学意义(P＞0.05).STFT变异性多大于FFT.MF斜率和疲劳检出率比较,差异均无统计学意义(P＞0.05).两种MF斜率仍然呈高相关性(r＞0.7).结论：至少在本实验条件下,快速傅里叶变换依然可用于动态活动下肌电信号的频谱分析.然而,这两种频率变换方法以及EMG信号在动态活动的稳定性仍值得进一步研究。