Quantitative topographische Kennzeichnung myoelektrischer Aktivitätsverteilungen des M. masseter: Mapping spektraler EMG-Parameter

 

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Summary

A new method for quantitative characterization of myoelectrical masseter activity distribution by mapping of spectral EMG-parameters is described. The surface electromyograms of M. masseter were monopolarly recorded (16 channels). On the basis of registered EMG intervals (512 ms) the spectral EMG power of several frequency bands was calculated (Fast Fourier Transformation). The spectral EMG parameters between the 16 electrode positions were estimated by linear interpolation (4-nearest neighbours algorithm). Afterwards the spectral EMG parameters were fitted in a grey-tone or colour scale with 10 intervals. The so obtained EMG activity maps („EMG-Maps”) permit a quantitative-topographic characterization of myoelectrical masseter activity during different functional load procedures. The frequency range which is to consider in masseter surface-EMG investigations encloses frequencies between 15 and 500 Hz. The topography of EMG activation pattern of M. masseter is only described in a comprehensive manner when the electrode array consists of 16 electrodes and more. During defined motor tasks like clenching with controlled forces the reproducibility of EMG-Maps wich respect to the topography of EMG activity pattern is very high. The absolute values of spectral EMG power as well as power changes of selected band ranges during clenching correlate to the extent of chewing forces.

Zusammenfassung

Eine neue Methode zur quantitativen Kennzeichnung myoelektrischer Aktivitätsverteilungen des M. masseter mittels Mapping spektraler EMG-Parameter wird vorgestellt. Die Registrierung des Masseter-Oberflächenelek-tromyogramms erfolgte simultan über 16 Kanäle mit monopolarer Ableittechnik. Auf der Basis der aufgezeichneten 512 ms EMG-Abschnitte wurde via Fast Fourier Transformation die spektrale EMG-Leistung verschiedener Bandbereiche berechnet. Die EMG-Spektralparameter zwischen den jeweiligen Ableitepunkten wurden mittels linearer Interpolation (4-nearest neighbours algorithm) bestimmt. Danach wurden die EMG-Spektralparameter in eine lOstufige Grauton- oder Farbskala eingepaßt. Die so gewonnenen „EMG-Aktivitäts-karten” (EMG-Maps) erlauben eine quantitativ-topographische Charakterisierung von Änderungen myoelektrischer Aktivierungsvorgänge des M. masseter während unterschiedlicher funktioneller Belastungssituationen. Der bei Analyse motorischer Aufgaben im Orofazialgebiet unbedingt zu berücksichtigende Frequenzbereich des Masseter-Oberflächen-EMG liegt zwischen 15 und 500 Hz. Die Topographie der EMG-Aktivierungsmuster des M. masseter ist nur mit einer Elektrodenanordnung, bestehend aus 16 Elektroden und mehr, sicher zu erfassen. Bei eindeutig definierten motorischen Aufgaben wie dem Zubeißen mit vorgegebenen, kontrollierten Kräften ist die Reproduzierbarkeit der EMG-Maps hinsichtlich der Topographie ihrer myoelektrischen Aktivitätsmuster sehr hoch. Die Absolutwerte der spektralen EMG-Leistung sowie die Veränderungen ausgewählter Bandleistungen beim Zubeißen korrelieren mit der Höhe der Kaukräfte.