Simulation of single fiber action potentials in a cylindrical EMG model: a comparative study

CATACORA, VALENTÍN; FERNANDEZ CORAZZA, MARIANO; SPINELLI, ENRIQUE

San Juan

Congreso; XXIII CONGRESO ARGENTINO DE BIOINGENIERÍA Y XII JORNADAS DE INGENIERÍA CLÍNICA; 2022

En este artículo, se presenta un estudio de simulación de electromiograma superficial (EMGs), basado en la propagación de un potencial de acción de fibra simple (PAFS) dentro de un volumen conductor que representa una extremidad del cuerpo. El objetivo de este trabajo es comparar cómo afectan distintas resoluciones del mallado del volumen conductor en las señales obtenidas por electrodos superficiales cuando la fuente es simulada como un tripolo de corriente. El volumen conductor se diseñó de forma cilíndrica con múltiples capas que representan los tejidos de piel, grasa, músculo, hueso cortical y hueso esponjoso, y se mallaron tres volúmenes de elementos finitos (EF) de distinta densidad. Para ubicar el tripolo de corriente dentro del volumen conductor, se realizaron aproximaciones con las coordenadas baricéntricas de los tetraedros del mallado en donde deben posicionarse sus nodos. Se simuló un PAFS propagándose por una trayectoria paralela a la superficie del a piel, y se obtuvo un conjunto de señales provenientes de un arreglo de cinco electrodos superficiales puntuales que forman distintas configuraciones demedida. Las mediciones simuladas en cada modelo fueron contrastadas con una señal ground truth, que se obtuvo de un modelo con un refinamiento adicional en la trayectoria del PAFS. Se concluye que la densidad del mallado afecta directamente a la calidad de la simulación, y que la configuración de medida no afecta significativamente en el resultado. El posicionamiento de tripolos con coordenadas baricéntricas resulta factible para simulaciones de PAFS si el mallado logra una distancia media menor a 1 mm.