Analysis of Electrophysiological Measurements During Stress Monitoring (Analyse van elektrofysiologische signalen tijdens stress monitoring)

Publication date: 2011-01-11

Author:

Taelman, Joachim
Van Huffel, Sabine ; Spaepen, Arthur

Keywords:

SISTA

Abstract:

Werkgerelateerde musculoskeletale aandoeningen zijn een groot probleem in de hedendaagse samenleving. Deze worden veroorzaakt door onder andere repetitieve beweging en stress. Stress wordt veroorzaakt door een onevenwicht tussen de subjectieve perceptie van een specifieke opdracht en de subjectieve perceptie van de individuele capaciteiten om die opdracht tot een goed einde te brengen. Alhoewel stress duidelijk een psychologische oorsprong heeft, worden fysiologische reacties veroorzaakt door de stress. Nieuwe inzichten en algoritmes om stressgerelateerd informatie uit de fysiologische signalen te halen, zijn nuttig. Nieuwe en aangepaste algoritmes werden voorgesteld voor verbeterde individuele analyses van de spiersignalen. Een nieuwe benadering van het éénkanaals-ICA (onafhankelijke componenten analyse) werd gebruikt om de interferentie van de elektrische activiteit van het hart uit de spiersignalen in de schoudergordel te verwijderen. In deze éénkanaalsbenadering wordt het oorspronkelijke signaal opgedeeld in verschillende componenten (via wavelets of empirical mode decomposition) waarop dan ICA wordt. De elektromyografische signalen in de schoudergordel werden tijdens verschillende stressexperimenten onderzocht en geïnterpreteerd. Bij ongeveer 65% van de proefpersonen werd een continue activatie van slechts enkele spiervezels vastgesteld, aangestuurd door 1 enkele motoreenheid die zorgen voor een zeer kleine en onbewuste contractie. Een algoritme dat deze activiteit kan detecteren en lokaliseren is beschreven. De analyse van de spieractiviteit in de schoudergordel tijdens de stressexperimenten toont aan dat deze niet beperkt mag worden tot de spieren in de schoudergordel, maar dat ook de activiteit van de andere spieren in rekening gebracht moet worden.Bij de analyse van de hartritmevariabiliteit, bekend als een niet-invasieve maat voor het autonoom zenuwstelsel, werd gebruik gemaakt van tijds-frequentie analyse om het effect van de mentale belasting over tijd de tijd te bekijken. In een volgende studie bij zwangere vrouwen werd er geen verband gevonden tussen de sterkte van de fysiologische reactie en de subjectieve score van angst en angstgevoeligheid van de zwangere vrouwen. Deze bevindingen tonen aan dat met hartritmevariabiliteit kan aangetoond worden dat er een duidelijk reactie vanwege de taak is, maar dat er één-op-één verband is met het stressniveau van de proefpersoon.Zowel de analyse van de spieractiviteit als van de hartritmevariabiliteit tonen aan dat er nood is aan individuele analyse tijdens stressanalyse. Het stresssysteem bestaat uit een heel aantal complexe interacties tussen verschillende gebieden in de hersenen, die op dit ogenblik nog niet volledig uitgeklaard zijn. Deze interacties zijn ervoor verantwoordelijk dat de stressrespons van verschillende personen heel individueel verschillend is: zowel wat de intensiteit van de reactie betreft, als de betrokkenheid van de verschillende fysiologische systemen.Een laatste deel van het onderzoek was de analyse van de gecombineerde meting van het zuurstofniveau als van de elektrische activiteit van een spier tijdens een spiervermoeiingstest. De informatie die gehaald kan worden uit beide fysiologische systemen zorgt voor complementaire informatie met betrekking op spiervermoeidheid. Het zuurstofniveau vertoont een typisch patroon tijdens een contractie, waaruit verschillende parameters gehaald kunnen worden die verband houden met de fysiologie. Een medische toepassing van het gebruik van beide meettechnieken is de analyse van spierwerking tijdens een contractie bij kinderen met spierdystrofie (ziekte van Duchenne) om de voortgang van de ziekte te kwantificeren.