Providing feedback from a myoelectric hand prosthesis to the user by the electrical stimulation

[M. Isaković]

131 str.

Tehničke nauke, Elektrotehnika - Biomedicinsko inženjerstvo / Technical sciences, Electrical engineering - Biomedical engineering

Transradijalna amputacija je dramatičan događaj koji rezultuje trajnim gubitkom motornih i senzorskih funkcija šake. Primenom mioelektričnih proteza moguće je u određenoj meri nadoknaditi izgubljene motorne funkcije. Iako su danas komercijalno dostupne različite multifunkcionalne proteze, veliki broj pacijenata ne koristi mioelektrične proteze, a kao jedan od glavnih nedostataka navode izostanak senzorskih povratnih informacija sa proteze. Zatvaranje povratne sprege bi direktno uticalo na poboljšanje kvaliteta mioelektrične kontrole i u velikoj meri omogućilo korisniku da oseća i prihvati mehanički sistem kao deo svog tela. Jedan od mogućih pristupa ovom problemu je senzorska supstitucija, odnosno prikupljanje relevantnih informacija sa proteze i njihovo prenošenje korisniku aktiviranjem preostalih senzorskih struktura. Često korišćena neinvazivna metoda supstitucije jeste električna stimulacija povorkama strujnih impulsa malih amplituda, kojima se preko površinskih elektroda aktiviraju aferentni nervi u ostatku podlaktice. Modulacijom parametara stimulacije (npr. amplituda, frekvencija, impulsna širina) je moguće aktivirati različite senzorske receptore u koži koji rezultuju osećajima različitog kvaliteta i jačine, i na taj način preneti informacije sa proteze. Povratne informacije se mogu preneti korisniku i promenom lokacije stimulusa, odnosno prostornom modulacijom, koja zahteva primenu višekanalnog interfejsa...

Transradial hand amputation is a dramatic event that results in permanent loss of motor and sensory functions. Myoelectric prostheses can be used to restore the missing motor functions to a certain degree. Although there are numerous commercially available multifunctional prostheses, many patients reject myoelectric prostheses, and state that one of major drawbacks is the lack of sensory feedback from the prosthesis. Closing the loop would directly improve the quality of myoelectric control, but also help users to feel and accept the mechanical system as part of their own body. One approach to this problem is sensory substitution, based on gathering relevant information from the prothesis and transmitting it to the user by activating the remaining sensory structures. Commonly used non-invasive substitution method is electrical stimulation with small amplitude current pulses, which activate afferent nerves in the remaining of the forearm via surface electrodes. Through the modulation of stimulation parameters (e.g. amplitude, frequency, pulse width), sensations of different quality and intensity can be elicited by activating different sensory receptors in the skin, thus transmitting the information from the prosthesis. Feedback can also be provided to the user by changing the location of the stimulus (spatial modulation) which requires the use of a multi-channel interface...

električna stimulacija, matrična elektroda, mioelektrična kontrola, proteza šake, povratna sprega, senzorska substitucija, transradijalna amputacija, kalibracija, dugoročno i kratkoročno učenje

electrical stimulation, electrode array, myoelectric control, hand prosthesis, closed loop, sensory substitution, transradial amputation, calibration procedure, long-term and short-term learning

621.3.032:681.586(043.3)

Tekst