EMG spectral analysis of incremental exercise in cyclists and non-cyclists using Fourier and Wavelet transforms / Análise espectral do sinal emg de exercício incremental em ciclistas e não ciclistas usando as transformadas de Fourier e Wavelet

ABSTRACT

The aim of this study was to compare the electromyographic indices of fatigue (slope of median frequency) calculated with the fast Fourier transform (FFT) and wavelet transform (WT) in trained and untrained individuals during cycle exercise. A second objective was to compare the variance of the spectral parameters (median frequency - MF) obtained by the FFT and WT during exercise. Twelve cyclists and non-cyclists performed a maximal incremental test to determine the peak power (Wp) and electromyographic activity of the vastus lateralis (VL), rectus femoris (RF), biceps femoris (BF), semitendinous (ST) and tibialis anterior (TA). Mean values of median frequency, determined by the FFT and WT, were used for the spectral analysis of the electromyographic signals of the studied muscles. The analyzed parameters were obtained for each time period corresponding to 0, 25, 50, 75, and 100% of total duration of the maximal incremental test. No statistically significant differences were found in the values of MF and electromyographic indices of fatigue between the two techniques (FT and WT) both in the cyclists and non-cyclists group (P>0.05). Regarding the MF variance, statistically significant differences were found in all analyzed muscles, as well as in different time periods, both in the cyclists and non-cyclists groups when comparing the FFT and WT techniques (P<0.05). The WT seems to be more adequate to dynamic tasks, since it does not require the signal to be quasi-stationary, unlike the limitation imposed upon the use of the FFT.

RESUMO

O objetivo deste estudo foi comparar índices de fadiga eletromiográfica (inclinação da frequência mediana), calculado com a transformada rápida de Fourier (FFT) e transformada de wavelet (WT) em indivíduos treinados e não treinados durante o exercício de ciclismo. Um segundo objetivo foi o de comparar a variância dos parâmetros espectrais (frequência mediana - MF), obtidos por FFT e WT durante o exercício. Doze ciclistas e doze não ciclistas realizaram um teste incremental máximo, para determinar a potência pico (Wp) e atividade eletromiográfica do vasto lateral (VL), reto femoral (RF), bíceps femoral (BF), semitendíneo (ST) e tibial anterior (TA). Os valores médios da frequência mediana determinados pelo FFT e WT, foram utilizados para a análise espectral dos sinais eletromiográficos dos músculos estudados. Os parâmetros avaliados foram obtidos para cada período de tempo correspondente a 0, 25, 50, 75 e 100% da duração total do teste incremental máximo. Nenhuma diferença estatisticamente significativa foi encontrada nos valores da MF e índices eletromiográficos de fadiga entre as duas técnicas utilizadas (FT e WT), em ambos os grupos, ciclistas e não ciclistas (P> 0,05). Quanto à variância da MF, as diferenças estatisticamente significativas foram encontradas em todos os músculos analisados, bem como em diferentes períodos de tempo, tanto nos ciclistas quanto nos não ciclistas, quando se compara as técnicas FFT e WT (P <0,05). A WT parece ser mais adequada para tarefas dinâmicas, uma vez que não requer que o sinal a ser quase estacionário, ao contrário da limitação imposta ao uso da FFT.