Auswertung von EMG-Daten mit Verfahren der zeitvarianten Spektralanalyse - dargestellt am Beispiel des Bogenschießens - Witte, K.; Edelmann-Nusser, J.; Schack, B. (Spectrum der Sportwissenschaften, 2001)
Zusammenfassung Im Allgemeinen wird zur Frequenzanalyse von Oberflächenelektromyogrammen eine Fourier-Transformation verwendet. Dieses Verfahren setzt stationäre Signale voraus. Bei Muskelkontraktionen während einer Bewegung kann jedoch generell davon ausgegangen werden, dass keine Stationarität des EMG-Signals vorliegt. Ein neues Verfahren zur Analyse zeitabhängiger, nicht stationärer biologischer Signale stellt die zeitvariante Spektralanalyse dar: Die zeitvariante Spektralanalyse passt sich an Strukturveränderungen des nicht-stationären Signals an. Dies wird durch ein Autoregressive Moving Average Modell (ARMA-Modell) mit zeitvarianten Parametern er-reicht: Die Parameter werden mittels eines speziellen Algorithmus an jedem Abtastpunkt des Signals so verändert, dass der Fehler des Modells minimiert wird. Das Ziel dieses Beitrags ist es, die zeitvariante Spektralanalyse zur Untersuchung elektromyographischer Daten im Leistungssport einzusetzen und mittels dieser Methode mögliche Zusammenhänge zwischen dem Frequenzverhalten des Elektromyogramms und dem Leistungsniveau exemplarisch am Bogenschießen aufzuzeigen. Hierfür wurden fünf Schützinnen der deutschen Nationalkader unterschiedlicher Leistungsniveaus (eine A-Kader-Schützin, drei B-Kader-Schützinnen, eine C-Kader-Schützin) untersucht: Jede Schützin schoss mit ihrem eigenen Bogen über eine Distanz von 18 m und hatte die Aufgabe eine möglichst hohe Trefferquote zu erzielen. Von jeder Schützin wurden 20 Schüsse analysiert. Die Ergebnisse zeigen, dass sich Leistungsunterschiede in den zeitvarianten Spektren der EMG-Signale in der Form widerspiegeln, dass die Athletinnen höherer Leistungsfähigkeit in der Regel geringere absolute Frequenzen und eine geringere Variabilität der Frequenzen der EMG-Signale aufweisen.