Implementation of multichannel electromiography in rehabilitation

[И. Топаловић]

95 стр.

техничке науке, електротехникa - биомедицинско инжењерство / technical sciences, electrical engineering - biomedical engineering

Конвенционална површинска електромиографија (сЕМГ) је метод процене мишићне активности. Конвенционални сЕМГ даје локалну слику и јако зависи од положаја електрода у односу на мишић. Да би се добила прецизнија слика мишићне активности погодна је примена матричних електрода и мерење напона између елемента матрице и једне референтне тачке. У овој тези је приказана примена нових типова матричних електрода и унапређења анализе просторно-временске расподеле активности мишића. Резултати тезе омогућују унапређење терапије пацијената са сензорно-моторним дефицитом. Један циљ истраживања је било унапређење управљањем мултифункционалном трансрадијалном протезом. У истраживањима смо показали да примена 24-каналног минијатурног уређаја (Smarting, mBrainTrain, Београд) и електрода са 24 проводна поља дизајнирана у лабораторији у сарадњи са предузећем Tecnalia Serbia, Београд омогућује поновљиво снимање ЕМГ мапа. Алгоритам који смо развили користи природну корелацију просторних и темпоралних синергија мишића са кинематиком хода и може директно да се примени за управљање активним мултифункционалним трансрадијалним протезама и роботским хватаљкама. Друга примена наших метода и инструментације је за праћење опоравка у рехабилитацији пацијената са поремећајима у ходу. Показали смо да метода омогућује праћење елемената симетрије мишићних активности уз истовремено снимање механике хода. Показали смо да ЕМГ мапе омогућују анализу правилности покрета у односу на облик који карактерише правилан покрет. Трећа примена коју смо развили омогућује да миметички пренесемо активност измерену на здравом екстремитету на паретични или парализовани екстремитет. Ова техника омогућује селективну функционалну електричну стимулацију. Метод смо проверили са новим електродама на пацијентима после можданог удара.

Conventional surface electromyography (sEMG) is a method of assessing muscle activity. Conventional sEMG gives a local image and depends on the position of the electrodes in relation to the muscle. To obtain a better picture of muscle activity, it is suitable to use array-electrodes and measure the voltage between the array elements and one reference point. We present the application of new types of array-electrodes and the improved analysis of the spatial-temporal distribution of muscle activities. The results of the thesis are suitable for the improved therapy of patients with sensory-motor deficit. One goal was to improve the myoelectric control of the multifunctional transradial prosthesis. We show that the 24-channel wearable amplifier (Smarting, mBrainTrain, Belgrade) and the 24-pad electrode designed in our Lab in collaboration with Tecnalia Serbia, Belgrade allow reproducible recording of sEMG. The algorithm we developed uses the correlation of spatio-temporal muscle synergies with gait mechanics and has a direct application for control of multifunctional transradial prosthesis. Second application of our methods and instrumentation is to monitor recovery in the rehabilitation of patients with gait disorders. We have shown that the method allows monitoring the elements of symmetry of muscle activities while recording the gait mechanics. We have shown that EMG maps allow the analysis of the regularity of movement in relation to the shape that characterizes the correct movement. Third application of the research results allows a transfer of target zones determined from the activity measured on a healthy limb to a paralyzed limb. This technique allows effective selective functional electrical stimulation. We tested the method with new electrodes on patients after stroke.

електромиографија, ЕМГ мапе, мултиканални ЕМГ, препознавање покрета, рехабилитација, ФЕС, ЕМГ biofeedback

electromyography, EMG maps, multichannel EMG, movement recognition, rehabilitation, FES, EMG biofeedback

621.317.39:615.47(043.3)

Tekst