근육 피로도 분석 시 MPF 파라미터 해석의 한계점

Abstract

일반적인 실험상황하에서 근육의 피로도 분석은 근전도 신호가 안정 신호(stationary signal)라는 가정 하에, 주파수천이(frequency shift) 현상을 이용하여 설명한다. 특히, MPF(mean power frequency) 파라미터는 주파수 분석에서 주로 사용되고 있다. 본 연구에서는 가상 근전도 신호를 추출하여 MPF 파라미터를 이용하여 근육의 피로도 분석을 할 때, 비안정 근전도 신호의 문제점을 추정하였다. 4 가지 상황(1: 1 초 간격으로 주파수가 변하는 신호, 2: 1 초 간격으로 2 개 이상의 주파수가 섞인 신호, 3: 1 초 간격으로 주파수가 변하다가 중간에 0.5 초 간격으로 주파수가 변하는 구간이 있는 신호, 4: 0.5 초 간격으로 주파수가 변하는 신호)에서 주어진 가상 신호를 이용하여 10 초 동안 1,024 Hz/초 로 샘플링을 하고, 1 초 간격으로 FFT 분석을 하고 Hamming window 를 사용한 후 MPF 값을 구하였다. 시뮬레이션에 대한 분석 결과 1, 2 번 상황은 이론상의 MPF 변화와 시뮬레이션 상황이 일치했지만, 3, 4 번 상황에서는 신호가 비안정 구간(non-stationary interval)에서 비정상적인 값이 계산되었다. 특히, 4 번 상황에서는 이론상의 MPF 와 시뮬레이션 값이 완전하게 상이하게 나타났다. 본 연구 결과는 근육의 피로 분석 시 MPF 파라미터의 오용 가능성을 제시하고, MPF 파라미터를 바르게 해석할 수 있는 방법을 제시하였다.