Bioinformatika va Biomexanika” fanidan amaliy ish 2 Mavzu

O‘ZBEKISTON RESPUBLIKASI AXBOROT TEXNOLOGIYALARI VA KOMMUNIKATSIYALARINI RIVOJLANTIRISH VAZIRLIGI
MUHAMMAD AL‑XORAZMIY NOMIDAGI TOSHKENT AXBOROT TEXNOLOGIYALARI UNIVERSITETI

“Bioinformatika va Biomexanika” fanidan


AMALIY ISH - 2
Mavzu: : BTSFreeEMG1000 qurilmasida EMG signalni qayd qilish va unga dastlabki ishlov berish usullari bilan tanishish
Guruh: BAB004-2
Bajardi: Egamkulov Hidoyatbek
Tekshirdi: Jo’rayev Umidjon


TOSHKENT-2022
Mavzu: BTSFreeEMG1000 qurilmasida EMG signalni qayd qilish va unga dastlabki ishlov berish usullari bilan tanishish
Reja :

1. 
   Elektromiyograf (EMG) turlari va ularni texnik xarakteristikalarini
   
2. 
   BITalino EMG sensori
   
3. 
   BTS FREEEMG 1000 sensori
   

Xozirgi kunda, inson tanasidagi mavjud bo’lgan biosignallarni yozib olish, ishlov berish va tahlil qilish usullari rivojlanib bormoqda. Inson tanasidagi biosignallarni qabul qilishda sensorlardan foydalaniladi. Sensorlar biosignallarni real vaqt rejimida turli xil aniqlikda qabul qiluvchi tizimlarning muhim qismi hisoblanadi. Sensorlarning parametrlari o’lchanayotgan signallarning xususiyatlariga mos bo’lishi kerak. Bizga ma’lumki biosignal yoki ixtiyoriy signallarning tarkibida shovqin va halaqitlar bo’ladi. Biosignallar past chastotali signal bo’lganligi uchun, biosignallarning amplituda ko’rsatkichlari juda kichik bo’ladi. U turli-xil shovqinlar ta’siriga moyil hisoblanadi.

Biosignallar – bu tirik mavjudotlar organ(yurak, teri, muskul, qon, va boshqalar)larida yuzaga keladigan fiziologik hodisalarga oid ma’lumotlarni o’z ichiga oladi. Ushbu ma'lumot signallarni qayta ishlash usullari bilan olinishi mumkin va keyinchalik klinik tadqiqotlar yoki tibbiy diagnostika uchun muhim ahamiyat kasb etadi.
Biosignallarning bir nechta turi mavjud. Bulardan keng tarqalgani elektrokardiogramma (EKG) va elektromiogramma (EMG) hisoblanadi va bu signallarni tahlil qilish inson salomatligini saqlashda muhim rolni o’ynaydi. Biosignallarning turlari
Biosignallar tirik mavjudotlar tomonidan turli xil usullarda yaratilishi mumkin, lekin ular ayni bir fiziologik hodisalarni aks ettirishi muhim sanaladi.
Bugungi kunda mavjud bo’lgan raqamli signallarga ishlov berish algoritmlari yordamida biosignallarni tahlil qilish orqali fiziologik xodisalarni va signal xususiyatlarini tadqiq etish mumkin. Biosignallarni fiziologik jihatdan quyidagi turlarga bo’lish mumkin:

• 
  Bioelektrik signallar: bu signallar asab yoki mushak hujayralari tomonidan ishlab chiqariladi. Bunday holatda tana sirtida yoki mushakga o’rnatiladigan elektrodlar yordamida undagi potensiallar o’lchanadi. Bunday signallarga elektrokardiogram, elektromiogram va elektroensefalogram signallari misol bo’ladi;  Biomexanik signallar: bu signallar kuch-quvvat, kuchlanish, oqim yoki bosim kabi biologik tizimlarning o’zgarishidan vujudga keladi.
  

Elektromiografiya – bu mushak tolalarining qisqarib – kengayishi natijasida yuzaga keladigan ta’sir potensialini qayd etish hisoblanadi. Miogramm mushaklarning kuchlanish ko’rsatkichi vazifasini bajaradi Elektromiografiya signallarini qayd etish sensorlari.
Elektromiyografiya (EMG) an elektrodiagnostik tibbiyot tomonidan ishlab chiqarilgan elektr faolligini baholash va qayd etish texnikasi skelet mushaklari. EMG an asbob deb nomlangan elektromiyograf an deb nomlangan yozuvni yaratish elektromiyogramma. Elektromiyograf aniqlaydi elektr potentsiali mushak tomonidan hosil qilingan hujayralar bu hujayralar elektr yoki nevrologik faollashganda. Signallarni tibbiy anormalliklarni aniqlash, faollashtirish darajasi yoki ishga qabul qilish tartibini aniqlash yoki tahlil qilish uchun tahlil qilish mumkin biomexanika inson yoki hayvonlar harakati. Kompyuter fanida, EMG shuningdek, o'rta dastur sifatida ishlatiladi imo-ishoralarni aniqlash shakli sifatida kompyuterga jismoniy harakatlarni kiritish imkoniyatini berish inson va kompyuterning o'zaro ta'siri.
EMG testi turli xil klinik va biomedikal dasturlarga ega. EMG identifikatsiyalash uchun diagnostika vositasi sifatida ishlatiladi asab-mushak kasalliklari, yoki o'rganish uchun tadqiqot vositasi sifatida kinesiologiyava vosita boshqaruvining buzilishi. EMG signallari ba'zan qo'llanma uchun ishlatiladi botulinum toksini yoki mushaklarga fenol in'ektsiyalari. EMG signallari, shuningdek, uchun signal signali sifatida ishlatiladi protez protez qo'llar, qo'llar va pastki oyoq-qo'llar kabi asboblar
An akseleromiyograf uchun ishlatilishi mumkin asab-mushaklarning monitoringi umumiy behushlik bilan asab-mushak blokirovka qiluvchi dorilar, oldini olish uchun operatsiyadan keyingi qoldiq kurarizatsiya (PORC).
Ba'zi birlamchi miyopatik holatlar bundan mustasno, EMG odatda boshqasi bilan amalga oshiriladi elektrodiagnostik tibbiyot asablarning o'tkazuvchanligini o'lchaydigan test. Bu deyiladi asab o'tkazuvchanligini o'rganish (NCS). Igna EMG va NCSlar odatda oyoq-qo'llarda og'riq, o'murtqa zaiflik paydo bo'lganda ko'rsatiladi asabni siqishyoki boshqa biron bir nevrologik shikastlanish yoki buzilish haqida tashvish. Orqa miya nervlarining shikastlanishi bo'yin, o'rta bel og'rig'i yoki sabab bo'lmaydi bel og'rig'iva shu sababli, dalillar EMG yoki NCS ni eksenel bel og'rig'i, ko'krak qafasi og'rig'i yoki tashxislashda foydali bo'lishini ko'rsatmadi. servikal o'murtqa og'riq. Ignalilar EMG asab siqilishi yoki shikastlanish diagnostikasida yordam berishi mumkin (masalan karpal tunnel sindromi), asab tomirlarining shikastlanishi (masalan, siyatik) va boshqa mushaklar yoki nervlarning muammolari. Kamroq tarqalgan tibbiy holatlarga quyidagilar kiradi amiotrofik lateral skleroz, myasteniya gravisva mushak distrofiyasi.
Elektrografiya shuningdek quyidagilarga murojaat qilishi mumkin:
O'lchov va ro'yxatga olish elektrofizyologik faollik diagnostika maqsadida

• 
  Elektrokardiografiya (EKG yoki EKG), yurak elektr faoliyati va ritmining elektrografiyasi
  
• 
  Elektromiyografiya (EMG), tanadagi boshqa mushaklarning harakat potentsiallarini elektrografiyasi
  
• 
  Elektroansefalografiya (EEG), miya to'lqinlarining elektrografiyasi (bosh suyagi tashqarisidan)
  

• 
  Elektrokortikografiya yoki miya yarim korteksiga bevosita aloqada bo'lgan intrakranial EEG (iEEG yoki ECoG), EEG.
  

• 
  Elektrookulografiya (EOG), ko'z ichi potentsial farqlari elektrografiyasi
  
• 
  Elektroolfaktografiya (EOG), hidlash elektrografiyasi (hid)
  
• 
  Elektroretinografiya (ERG), retinal hujayra ta'sir potentsialining elektrografiyasi
  
• 
  Elektronistagmografiya (ENG), ko'z mushaklari harakatlari elektrografiyasi
  
• 
  Elektrokokleografiya (ECOG), koklear eshitish faoliyatining elektrografiyasi
  
• 
  Elektroantennografiya (EAG), hasharotlar antennalarini olfaktsiya qilish elektrografiyasi
  
• 
  Elektrogastrografiya (EGG), oshqozon silliq mushaklarining elektrografiyasi
  

• 
  Elektrogastroenterogramma (EGEG), oshqozon va ichak silliq mushaklarining elektrografiyasi
  

• 
  Elektroglotografiya (EGG), glota harakati elektrografiyasi
  
• 
  Elektropalatografiya (EPG), tilning palatal aloqasi elektrografiyasi
  
• 
  Ba'zi turlari miyani elektr stimulyatsiyasi (EBS)
  

BITalino EMG sensori.
BITalino EMG sensori bu mushak tolalarining qisqarib – kengayish potensialini o’lchash uchun mo’ljallangan sensor hisoblanadi. BITalino sensorida EMG va ko’plab mushak faolligi biosignallarni o’lchash uchun quruq elektrodlardan foydalaniladi. Bu sensor past shovqinli ma’lumotlarni olish uchun bipolyar konfiguratsiyasiga ega bo’lib, ularni inson – kompyuterning o’zaro ta’siri, biotibbiyot loyihalarida ishlatishga imkon yaratadi.
BITalino sensorining ma’lumotlarini OpenSignals(r) evolution dasturi orqali real vaqt rejimida grafik ko’rinishda ifodalash mumkin va mushak faolligi biosignallarini tahlil qilish uchun signal qiymatlarini statistik vaqt va spektral qiymatlar sifatida ajratib olish mumkin.

1-rasm. BITalino elektromiografiya (EMG) sensorining standart ko’rinishi. 1-jadval. BITalino EMG sensorining texnik xususiyatlari.

Versiya	1009
Tarmoq kengligi	25-482 Hz
Kirish empedansi	10/7.5 GOhm/pF
Kirish kuchlanish diapazoni	2.0-3.5V
Oraliq kuchlanish	±1.64mV (@VCC=3.3V)
Elektr toki iste’moli	~0.17mA

Xususiyatlari:

• 
  Bipolyar differentsial o’lchovlar mavjud;
  

• 
  Shartli analog chiqishiga ega;
  

• 
  Real vaqt rejimida ma’lumotlar chiqadi;
  
• 
  Signal – shovqin nisbatining yuqori;
  

BTS FREEEMG 1000 sensori
BTS FREEEMG 1000 sensori funktsional baholash, biofeedback va monitoring dasturlari uchun olingan signallarni real vaqtda ko'rish imkoniyatini beradi. Uni sport, reabilitatsiya, ergonomika, nevrologiya va ortopediya sohalarida qo’llash mumkin.
BTS FREEEMG 1000 sensori inson tanasiga oson joylashadi va tezkor ravishda ma’lumot uzatadi. Ortiqcha yopishtiriluvchi va namlanuvchi lentalar talab qilmaydi. Unda ortiqcha kabellar yo’qligi uchun inson tana harakatiga va kelayotgan signalga ta’sir ko’rsatmaydi.
BTS FREEEMG 1000 sensori ikki alohida qismdan iborat bo’ladi. Birinchi qism olingan ma’lumotlarni kompyuterga uzatib beradi.
a)
2-rasm. BTSFREEEMG 1000 sensorining ma’lumotlarning uzatish qismi. a) qurilmaning old ko’rinishi; b) qurilmaning tag ko’rinishi.
Ikkinchi qismi esa ma’lumotlarni o’qiydigan qism hisoblanadi. Bu qism inson tanasining yuza qismiga qo’yiladi va ma’lumot olinadi.

3-rasm. BTSFREEEMG 1000 sensorining tashqi ko’rinishi.

4-rasm. BTSFREEEMG 1000 sensorining tag ko’rinishi.
2-jadval. BTSFREEEMG 1000 sensorining xususiyatlari.

Qurilma shakli	O’zgaruvchan
Elektrodlar	Standart ushlab turish(зажем)
Ajratish	min: 16mm - max: 66mm
Boshqaruv	8 soat foydalanish
	ba'zi kunlar kutish holatida
Bateriya	Qayta quvvatlash
O’lchovlari	14x41,5x24,8 mm asosiy elektrod diametri 16x12mm bo'lgan yordamchi elektrod
Og’irligi	13 g bateriya bilan birgalikda
Chastotasi	2.4GHz (standard IEEE802.15.4)
Ruxsat etilgan ma’lumot hajmi	16 bit
Ma’lumot olish chastotasi	1000 Hz
Sezgirligi	1µV
Ulanish	USB

Xususiyatlar tasnifi	Matematik hisoblash formulasi
Integral(komplex) EMG qiymatlari. Bu yerda N-segmentdagi qiymatlar soni; xi – EMG signalning k- segmentdagi i- indexdagi qiymati	𝑁 𝐼𝐸𝑀𝐺𝑘 = ∑|𝑥𝑖| 𝑖=1
O’rtacha arifmetik qiymat (MV)	𝑁 𝑀𝑉𝑘𝑥𝑖 𝑖=1
O’rtacha modul qiymati (MAV)	𝑁 𝑀𝐴𝑉𝑘 |𝑥𝑖| 𝑖=1
O’rtacha absolyut og’ish qiymati(chekli farqlanishni hisoblash) (MAVS)	𝑀𝐴𝑉𝑆𝑘 = 𝑀𝐴𝑉𝑘+1 − 𝑀𝐴𝑉𝑘
Elementar maydon yig’indisi (EMG signalining k – segmentdagi energiyasi)(SSI)	𝑁 𝑆𝑆𝐼𝑘 = ∑|𝑥𝑖^2| 𝑖=1
Signal diapersiyasi(VAR)	𝑁 𝑉𝐴𝑅𝑘 ̅ 𝑖=1
O’rtacha kvadratik og’ish (STD)	𝑆𝑇𝐷𝑘 = ∑𝑥𝑖^2 𝑁
EMG signalining k - segmentining uzunligi (WL)	𝑁−1 𝑊𝐿𝑘 = ∑|𝑥𝑖+1 −𝑥𝑖| 𝑖=1
EMG signalinig k-segmentdagi maksimal qiymati (MAX)	𝑥𝑘 = 𝑚𝑎𝑥|𝑥𝑖|

Amaliy qism
Matlab dastur kodi:
iemg = zeros(140,1); mv = zeros(140,1); mav = zeros(140,1); mavs = zeros(140,1); k=0;
for i=1:140
for j=1:100
iemg(i) = iemg(i) +abs(data(j+k*100)); end
k=k+1;
end

5-rasm. Asosiy signal ko’rinishi.

6-rasm. EMG signalining IEMG xususiyatining grafik ifodasi.