The relationship between electromyogram and muscle force

Summary

Some guidelines are given for the interpretation of the electromyogram (EMG). In static isometric contractions there is, usually a linear, relationship between muscle force and smoothed rectified EMG (SRE). It should be considered, however, that most of the time several muscles are active simultaneously around a joint. This finding implies that the relationship between the SRE of a single muscle and the total joint moment needs not be linear. During movements, the force-length-velocity relationship and the elastic properties of muscle should be taken into account. Also, EMGs during concentric movements are larger than those measured during isometric actions. A further consideration in relating force to EMG is that the force signal has a much lower frequency content than the rectified EMG. Finally, the limited speed of the activation and deactivation process results in a 50 to 200 ms delay of the muscle force relative to the EMG.

Zusammenfassung:

In dieser Arbeit werden Richtlinien für die Interpretation des Elektromyogramms (EMG) gegeben. Bei statisch-isometrischen Kontraktionen gibt es für einen einzigen Muskel eine einfache (meist lineare) Beziehung zwischen dem geglätteten und gleichgerichteten EMG (SRE) sowie der Muskelkraft. Es muß aber beachtet werden, daß meistens mehr als ein Muskel um ein Gelenk aktiv ist. Daher sind die individuellen Kraftmoment-EMG-Kurven nicht unbedingt linear. Bei Bewegungen sollten die Kraft-Länge-Geschwindigkeits-Beziehungen und die elastischen Eigenschaften des Muskels berücksichtigt werden. Erstens ist das EMG in konzentrischen Bewegungen beträchtlich größer als bei isometrischen Kontraktionen. Zweitens ist die Muskelkraft stärker geglättet als das gleichgerichtete EMG. Letztlich verursacht die begrenzte Geschwindigkeit des Aktivierung, und Deaktivierungsprozesses eine Kraftentwicklung, die relative zum EMG um 50 bis 200 ms verzögert ist.