ACL sEMG Robustness
Evidence & discussionEvidencia y discusión

Symmetry, signals and decisions: reading the audit against the literature

Simetría, señales y decisiones: la auditoría frente a la literatura

Written as the discussion section of a research article: what was found, how it compares with published evidence, where it is weak, and what a validation study would need.

Escrito como la sección de discusión de un artículo científico: qué se encontró, cómo se compara con la evidencia publicada, dónde es débil y qué necesitaría un estudio de validación.

SummaryResumen

In a public dataset of 22 participants (12 after ACL reconstruction, 10 controls), 13 of 43 primary participant-condition pairs crossed a bilateral ratio of 1 across 21 explicit amplitude summaries, and 10 across the 11 RMS summaries. A band-pass filter barely moved group medians but changed some individuals substantially. Controlled synthetic scenarios showed that each correction helps one failure mode and harms another, and that unequal sensor gain defeats all of them. An independent healthy-walking cohort reproduced the sensitivity in two of six eligible participants. The findings agree with established evidence that EMG processing and normalisation choices matter, and with clinical work showing that symmetry indices can overstate recovery. They do not establish clinical validity.

En un dataset público de 22 participantes (12 tras reconstrucción del LCA y 10 controles), 13 de 43 pares principales cruzaron un cociente bilateral de 1 entre 21 resúmenes de amplitud explícitos, y 10 entre los 11 resúmenes RMS. Un filtro pasa-banda apenas movió las medianas de grupo pero cambió de forma importante a algunas personas. Escenarios sintéticos controlados mostraron que cada corrección ayuda en un modo de fallo y perjudica en otro, y que la ganancia desigual del sensor vence a todas. Una cohorte independiente de marcha sana reprodujo la sensibilidad en dos de seis participantes elegibles. Los hallazgos coinciden con la evidencia de que el procesamiento y la normalización del EMG importan, y con trabajos clínicos que muestran que los índices de simetría pueden sobrestimar la recuperación. No establecen validez clínica.

1. Principal findings

1. Hallazgos principales

Three results carry most of the information. First, a symmetry direction can depend on the summary: almost a third of primary pairs changed sides of 1 without any change in the recordings. Second, group stability can hide individual instability: after filtering, cohort medians moved by at most 0.05 while one control’s ratio rose by about 60%. Third, there is no universally safe method: capping large values neutralised an isolated spike in all 100 repetitions but also removed a sustained event defined as true signal, and no method recovered an unknown difference in sensor gain.

Tres resultados concentran la mayor parte de la información. Primero, la dirección de la simetría puede depender del resumen: casi un tercio de los pares principales cambió de lado del 1 sin ningún cambio en los registros. Segundo, la estabilidad del grupo puede ocultar inestabilidad individual: tras filtrar, las medianas de cohorte se movieron como máximo 0,05 mientras el cociente de un control subió cerca de un 60%. Tercero, no existe un método universalmente seguro: limitar valores grandes neutralizó un pico aislado en las 100 repeticiones pero también eliminó un evento sostenido definido como señal verdadera, y ningún método recuperó una diferencia desconocida de ganancia del sensor.

2. Comparison with prior work

2. Comparación con estudios previos

2.1 Why limb symmetry numbers carry weight

2.1 Por qué los números de simetría pesan tanto

Return to sport after ACL reconstruction is far from guaranteed: a meta-analysis of 69 articles and 7,556 participants found that 81% returned to any sport, 65% to their pre-injury level and 55% to competitive sport.1 In the Delaware-Oslo cohort of 106 athletes, more symmetrical quadriceps strength before return was associated with fewer knee reinjuries, and each month of delay up to nine months reduced the reinjury rate by 51%.2 Current guidance therefore asks for multidimensional assessment rather than a single number.3 In that context, a symmetry ratio can influence real decisions, which is why its measurement properties matter.

Volver al deporte tras una reconstrucción del LCA no está garantizado: un metaanálisis de 69 artículos y 7.556 participantes encontró que el 81% volvió a algún deporte, el 65% a su nivel previo y el 55% al deporte competitivo.1 En la cohorte Delaware-Oslo de 106 deportistas, una fuerza de cuádriceps más simétrica antes del retorno se asoció con menos relesiones de rodilla, y cada mes de espera hasta los nueve meses redujo la tasa de relesión un 51%.2 Por eso la guía actual pide una evaluación multidimensional en lugar de un único número.3 En ese contexto, un cociente de simetría puede influir en decisiones reales, y por eso importan sus propiedades de medición.

Figure 1 · Return to sport after ACL reconstruction

Figura 1 · Retorno al deporte tras reconstrucción de LCA

Pooled proportions from 69 articles (7,556 participants).1

Proporciones combinadas de 69 artículos (7.556 participantes).1

2.2 Symmetry can overstate recovery

2.2 La simetría puede sobrestimar la recuperación

A ratio compares two legs that may both have changed. In 70 athletes tested before and six months after reconstruction, 57.1% met a 90% limb-symmetry criterion but only 28.6% reached 90% of their estimated pre-injury capacity, and 34.3% passed symmetry while failing the pre-injury benchmark.4 This audit adds a complementary point: before asking whether a ratio reflects recovery, one must ask whether the ratio itself is stable to processing.

Un cociente compara dos piernas que pueden haber cambiado ambas. En 70 deportistas evaluados antes y seis meses después de la reconstrucción, el 57,1% alcanzó un criterio de simetría del 90%, pero solo el 28,6% llegó al 90% de su capacidad previa estimada, y el 34,3% pasó la simetría sin alcanzar el umbral de capacidad previa.4 Esta auditoría añade un punto complementario: antes de preguntar si un cociente refleja recuperación, hay que preguntar si el propio cociente es estable frente al procesamiento.

Figure 2 · Symmetry vs. pre-injury capacity at 6 months

Figura 2 · Simetría vs. capacidad previa a los 6 meses

Quadriceps strength and hop tests, 70 athletes.4

Fuerza de cuádriceps y pruebas de salto, 70 deportistas.4

2.3 Processing and normalisation are known to matter

2.3 Se sabe que el procesamiento y la normalización importan

The general principle is not new. Normalisation choices changed the clinical interpretation of EMG after ACL injury two decades ago,5 and digital filter type, amplitude normalisation and co-contraction methods altered conclusions in later work.6 The CEDE consensus recommends choosing normalisation according to the question,7 reporting task, electrodes, acquisition and processing explicitly,8 and not reading electrical amplitude as individual muscle force.9 This project’s contribution is narrower: a dataset-specific, inspectable implementation that shows the size of the effect person by person, with controlled failure cases. It does not claim to discover the principle.

El principio general no es nuevo. Las decisiones de normalización ya cambiaban la interpretación clínica del EMG tras lesión del LCA hace dos décadas,5 y el tipo de filtro digital, la normalización de amplitud y los métodos de cocontracción alteraron conclusiones en trabajos posteriores.6 El consenso CEDE recomienda elegir la normalización según la pregunta,7 informar de forma explícita tarea, electrodos, adquisición y procesamiento,8 y no leer la amplitud eléctrica como fuerza muscular individual.9 La contribución de este proyecto es más acotada: una implementación inspeccionable y específica del dataset que muestra el tamaño del efecto persona por persona, con casos de fallo controlados. No pretende descubrir el principio.

2.4 Designs that measure torque alongside EMG

2.4 Diseños que miden torque junto al EMG

The audit cannot say which summary best represents muscle function, because the data contain no torque. Recent studies show what such a reference looks like: torque steadiness with quadriceps activation at 4, 6 and 12 months in 30 athletes;10 high-density EMG of the vastus medialis with corticospinal measures in 20 patients and 20 controls;11 motor-unit analyses of the vasti with force output;12 graft comparisons using isometric strength and normalised sEMG in 60 patients;13 and phase-specific force and EMG complexity during flywheel squats.14 A secondary analysis of the same Dryad cohort exists;15 it is a direct comparator of definitions, not an independent sample. These studies answer different questions, so their percentages cannot be pooled with ours.

La auditoría no puede decir qué resumen representa mejor la función muscular, porque los datos no contienen torque. Estudios recientes muestran cómo sería esa referencia: estabilidad del torque con activación del cuádriceps a los 4, 6 y 12 meses en 30 deportistas;10 EMG de alta densidad del vasto medial con medidas corticoespinales en 20 pacientes y 20 controles;11 análisis de unidades motoras de los vastos con salida de fuerza;12 comparaciones de injertos con fuerza isométrica y sEMG normalizada en 60 pacientes;13 y complejidad de fuerza y EMG por fases en sentadilla con volante de inercia.14 Existe un análisis secundario de la misma cohorte de Dryad;15 es un comparador directo de definiciones, no una muestra independiente. Estos estudios responden preguntas distintas, así que sus porcentajes no pueden combinarse con los nuestros.

2024 · [10]Cobian et al.30 athletes · 3 visits30 deportistas · 3 visitas
torquesEMGopen data
2025 · [11]Sherman et al.20 ACLR · 20 controls20 LCA · 20 controles
HD-EMGEEGOSF?
2024 · [12]Nuccio et al.vasti motor unitsunidades motoras de los vastos
forceHD-EMGopen data
2026 · [13]Forquignon et al.60 patients · grafts60 pacientes · injertos
strengthsEMGopen data
2026 · [14]Ledesma-Clopés et al.13 athletes · flywheel13 deportistas · volante de inercia
forceEMGopen data
2026 · [15]Khafagy & Hamzasame Dryad cohortmisma cohorte de Dryad
sEMGtorqueopen data

Highlighted chips mark what each study provides. “OSF?”: a public project exists, but its files, muscles and licence have not been audited.

Las etiquetas resaltadas indican lo que aporta cada estudio. “OSF?”: existe un proyecto público, pero sus archivos, músculos y licencia no se han auditado.

2.5 Open data: separating promise from eligibility

2.5 Datos abiertos: separar promesa de elegibilidad

Only two datasets were usable here: the Dryad cohort analysed16 and ENABL3S for methodological transport in healthy walking.17 A newer bilateral gait dataset in ACL reconstruction was inspected file by file: each sheet holds 101 time-normalised points, too few for the 256-sample windows this protocol requires.18 Other candidates offer data only on request or have not been audited. An “open” label is a promise; eligibility must be checked against the protocol.

Solo dos datasets fueron utilizables: la cohorte de Dryad analizada16 y ENABL3S para transporte metodológico en marcha sana.17 Un dataset más reciente de marcha bilateral en reconstrucción del LCA se inspeccionó archivo por archivo: cada hoja contiene 101 puntos normalizados en el tiempo, muy pocos para las ventanas de 256 muestras que exige este protocolo.18 Otros candidatos ofrecen datos solo bajo solicitud o aún no se han auditado. La etiqueta “abierto” es una promesa; la elegibilidad debe comprobarse frente al protocolo.

3. Strengths and limitations

3. Fortalezas y limitaciones

Strengths. Source hashes before loading; participants, not samples or tasks, as the unit; every retrospective decision shown next to the unmodified result; controlled scenarios with a known reference; and an independent cohort analysed under rules frozen after a separate pilot.

Fortalezas. Hashes de las fuentes antes de cargar; las personas, no las muestras ni las tareas, como unidad; cada decisión retrospectiva junto al resultado sin modificar; escenarios controlados con referencia conocida; y una cohorte independiente analizada con reglas congeladas tras un piloto separado.

Limitations. (i) No torque, movement sensors or return-to-sport outcomes, so no summary can be validated. (ii) The sampling rate is estimated from the clocks and device preprocessing is undocumented. (iii) Centering, filtering, quality flags and one exclusion were decided after seeing the data. (iv) Samples are small and conditions of one person are not independent. (v) Synthetic scenarios illustrate failure modes, not their frequency in patients. (vi) ENABL3S is healthy walking, not ACL reconstruction.

Limitaciones. (i) Sin torque, sensores de movimiento ni desenlaces de retorno al deporte, ningún resumen puede validarse. (ii) La frecuencia de muestreo se estima a partir de los relojes y el preprocesamiento del equipo no está documentado. (iii) El centrado, el filtrado, las alertas de calidad y una exclusión se decidieron tras ver los datos. (iv) Las muestras son pequeñas y las condiciones de una persona no son independientes. (v) Los escenarios sintéticos ilustran modos de fallo, no su frecuencia en pacientes. (vi) ENABL3S es marcha sana, no reconstrucción del LCA.

4. Implications for practice and research

4. Implicaciones para la práctica y la investigación

5. Research agenda

5. Agenda de investigación

QuestionPreguntaData neededDatos necesariosDesignDiseño
Is the OSF candidate eligible?¿Es elegible el candidato de OSF?Files, muscles, bilateral signal, scale, torque, clocks, licenceArchivos, músculos, señal bilateral, escala, torque, relojes, licenciaDataset audit before any analysisAuditoría del dataset antes de analizar
Which summary tracks torque best?¿Qué resumen sigue mejor al torque?Synchronised bilateral sEMG + torque, several effort levelssEMG bilateral sincronizada + torque, varios niveles de esfuerzoPre-specified methods, error on held-out participantsMétodos preespecificados, error en participantes reservados
Is the ratio reliable across sessions?¿Es fiable el cociente entre sesiones?≥2 sessions, documented electrode re-placement, repetitions≥2 sesiones, recolocación documentada de electrodos, repeticionesICC, absolute error, limits of agreementCCI, error absoluto, límites de acuerdo
Does it add value for patients?¿Aporta valor para los pacientes?Follow-up, function, validated outcomes defined in advanceSeguimiento, función, desenlaces validados definidos antesLongitudinal cohort; added value over usual assessmentCohorte longitudinal; valor añadido frente a la evaluación habitual

6. Conclusion

6. Conclusión

A bilateral sEMG ratio is a measurement with its own uncertainty, not a direct readout of recovery. In this audit, its direction depended on defensible processing choices for almost a third of pairs, and no single method was safe across failure modes. Combined with clinical evidence that symmetry can overstate function, the practical message is to report how a ratio was computed, show its sensitivity, and validate it against torque and outcomes before it informs return-to-sport decisions.

Un cociente sEMG bilateral es una medición con su propia incertidumbre, no una lectura directa de la recuperación. En esta auditoría, su dirección dependió de decisiones de procesamiento defendibles en casi un tercio de los pares, y ningún método fue seguro frente a todos los modos de fallo. Sumado a la evidencia clínica de que la simetría puede sobrestimar la función, el mensaje práctico es informar cómo se calculó el cociente, mostrar su sensibilidad y validarlo frente a torque y desenlaces antes de que oriente decisiones de retorno al deporte.

References

Referencias

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  9. Dick TJM, Tucker K, Hug F, Besomi M, et al. Consensus for experimental design in electromyography (CEDE) project: application of EMG to estimate muscle force. J Electromyogr Kinesiol. 2024;79:102910. doi:10.1016/j.jelekin.2024.102910
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References were checked against Crossref and DataCite records in October 2026. Applicability judgements are the author’s, not conclusions attributed to the cited authors. This is a targeted review, not a systematic review.

Las referencias se verificaron con los registros de Crossref y DataCite en octubre de 2026. Los juicios de aplicabilidad son del autor, no conclusiones atribuidas a los autores citados. Es una revisión dirigida, no una revisión sistemática.