פלטפורמה להנדסה ולפרוטוקול ניסויי לעיצוב והערכה של Transfemoral תותב מופעל בשליטה עצבית

המטרה הכוללת של הליך זה היא להציג מערך ניסיוני ופרוטוקול בסביבת ספרייה להערכת רגליים מלאכותיות מבוקרות עצבית בחולים עם קטיעות גפיים תחתונות. זה מושג על ידי הכנה ראשונה למדידת אותות EMG על פני השטח משרירי הגפיים התחתונות הנותרות של הנבדק. לאחר מכן הרגל התותבת המופעלת על הנבדק המגויס מיושרת ומכוילת.

לאחר מכן, נתוני האימון נאספים והמסווגים בממשק המכונה העצבית מאומנים. השלב האחרון הוא לבחון את ביצועי השליטה העצבית של הרגל התותבת המופעלת על הנבדק קטוע הגפיים המגוייס. בסופו של דבר, הרגל התותבת המופעלת בשליטה עצבית משמשת כדי לאפשר לנבדק לבצע פעילויות שונות כגון עמידה ברמה, רמפת הליכה על הקרקע, עלייה וירידה ברמפה בבטחה וברציפות במעבדה.

היתרון העיקרי של פלטפורמת הנדסת תכנון זו הוא שניתן לנפות באגים, לשנות ולעדכן בקלות כל בלוק פונקציה. בנוסף, הוספה או מחיקה של פונקציות או שינוי החיבור בין דגמים יכולה להיעשות בקלות בתוכנת המחשב. עיצוב ממשק שקע האלקטרודה החדש יכול לספק הקלטת אותות EMG באיכות גבוהה, מתלי שקע הדוקים ונוחות משתמש טובה.

לכן, ניתן להשתמש בעיצוב זה כדי לחקור את תכונת השריר או תפקודו בגפיים המנוחה של קטועי גפיים תחתונות. הדגמת ההליך תיחשב כזו. ויליאם בוטרייט ואהרון פלמינג.

הסטודנטים מהמעבדה שלנו מכינים את הנבדק לבדיקה על ידי הרכבת רתמת מעצר נפילה בגודל וחיבורה למערכת מסילות התקרה. לאחר מכן, בחר שבעה חיישני EMG אלחוטיים טעונים במלואם. הזן את חיישני ה-EMG לשקע היניקה המותאם אישית במקומות המוכנים.

רשום את מספר ההזמנה של החיישנים ושייך אותם למיקומי EMG. לאחר ניקוי עור הגפה הנותרת של הנבדק באלכוהול איזופרופיל, חבר את התותבת המופעלת לשקע היניקה בעזרת מתאם פירמידה. סייע לנבדק ללבוש את שקע היניקה וודא שהשקע מחובר היטב לגפה הנותרת של הנבדק.

לאחר מכן, הפעל את תוכנת הזרמת הנתונים האנלוגית EMG בזמן אמת. לאחר מכן בקש מהנבדק לבצע כיפוף והארכה של הירך, חטיפה וחטיפת ירך, ולדמיין כיפוף והארכה של הברך, ולבחון את אותות ה-EMG כדי לאמת את מגע האלקטרודה של EMG והעברת הנתונים כדי ליישר ולכייל את תותבת הכוח. התחל עם הנושא במצב עמידה אוחז בהליכון מסייע, כוונן סט ברגי סיבוב על המתאם עד שמיקום התותבת מיושר גיאומטרית עם השקע.

בקש מהנבדק להרים את התותבת מהקרקע ולכייל את תא העומס על העמוד התותב. הנחו את הנבדק לתרגל הליכה בשטחים שונים: מישור, קרקע, עלייה וירידה ברמפה. כאשר אתה לובש את הרגל התותבת המופעלת, בקש מהנבדק להמשיך עד שהוא או היא מרגישים בטוחים בהליכה עם המכשיר המופעל ומניבים דפוס הליכה עקבי.

בכל פעילות, הסבירו לנבדק את שביל ההליכה שהוגדר מראש והורו לנבדק לעמוד על נקודת ההתחלה של שביל ההליכה. לאחר מכן, הפעל את תותבת הכוח וטען את הפרמטרים לבקר הפנימי. הפעל תוכנת מחשב לאיסוף נתוני אימון והגדר את הפקד הפנימי למצב עמידה על ידי לחיצה על כפתור העמידה בממשק המשתמש הגרפי או הדביק.

לאחר מכן הנחו את הנבדק ללכת על קרקע מישורית במהירות ההליכה הנוחה שבחר בעצמו. במקביל, לחץ על כפתור ההליכה על הדביק לפני הבוהן מהרגל המובילה של הנושא, מה שמגדיר אוטומטית את השליטה הפנימית למצב הליכה קרקעית ישרה. כאשר הנבדק מתקרב לקצה הרמפה, לחץ על כפתור העלייה של הרמפה על הדביק לפני הבוהן של הרגל התותבת, דורך על הרמפה, מה שמעביר את השליטה הפנימית לרמפה כמצב ריח לבטיחות.

אפשר לנבדק להשתמש במעקה יד בעת הליכה על הרמפה. כאשר הנושא מגיע לקצה הרמפה, לחץ שוב על לחצן ההליכה. לפני שעקב הרגל התותבת פוגע בפלטפורמת המפלס, שמחליפה את השליטה הפנימית התותבת למצב הליכה קרקעית ישרה.

בסוף שביל ההליכה, הורה לנבדק לעצור ולהישאר עומד בו זמנית. לחץ על כפתור העמידה לפני שלב העמידה הכפולה, המעביר את השליטה הפנימית בחזרה למצב עמידה. לאחר כחמש שניות, סיים את איסוף הנתונים על ידי לחיצה על כפתור העצירה.

חזור על ההליך כאשר הנבדק הולך במסלול הפוך בחזרה למקום ההתחלה. ההבדל היחיד הוא העברת הבקרה הפנימית למצב ירידה ברמפה. כאשר הנבדק הולך על הרמפה למטה, חזור על ההליכה למעלה ולמטה ברמפה 10 פעמים ולאחר מכן בדוק את איכות האות של מערך נתוני האימון שנאסף.

לאחר מכן, אמן את מסווגי זיהוי הדפוסים בממשק המכונה העצבית באמצעות מודול הדרכה לא מקוון. השתמש באותות ה-EMG והמכניים שנאספו, במצבי הפעילות המסומנים במהלך הליך האימון ובשלבים שזוהו כדי לבנות דפוס תלוי פאזה. מסווגים שומרים את הפרמטרים של המסווגים באופן אוטומטי למפגש בדיקה מקוון מאוחר יותר.

התחל את סדרת הבדיקות הבאה על ידי הנחיית הנבדק לעמוד בנקודת ההתחלה של שביל ההליכה. לאחר הפעלת התותבת המופעלת, טען את המסווג המיומן למודול הבדיקה המקוון ואת הפרמטרים לבקר הפנימי. לאחר מכן, הנחו את הנבדק להתחיל את ניסויי הבדיקה בעמידה.

לאחר מכן לעבור ברציפות להליכה קרקעית מישורית, רמפה הולכת ברמה, שוב הליכה על הקרקע ולבסוף עצירה. בסוף שביל ההליכה, הנחו את הנבדק לבצע כל פעילות בקצב נוח. אפשר תקופות מנוחה בין הניסויים כדי למנוע עייפות במהלך כל ניסוי בדיקה.

הצג את מצבי הפעילות של התותבת וקריאות זווית מפרק הברך על גבי צג, שמור את כל המדידות ויציאות הבקרה למטרות הערכה מאוחרות יותר. אותות EMG גולמיים שנרשמו משרירי הירך של הגפה הנותרת של הנבדק מציגים דפוס אופייני כאשר הנבדק עבר לסירוגין בין כיפוף הירך להארכת הירך. אותות EMG גולמיים שהוקלטו כאשר הנבדק הלך על שביל הליכה קרקעי ישר מוצגים כאן מהאיורים הללו, ניתן לראות כי ממשק שקע האלקטרודות EMG יכול לספק ממשק באיכות טובה.

מדידות אות EMG. הנבדק התבקש להתחיל בעמידה, לעבור למפלס, רמפת הליכה קרקעית, מפלס עלייה, הליכה קרקעית, ואז לעצור בסוף שביל ההליכה. לאחר מכן הנבדק לנקודת ההתחלה המקורית לאורך המסלול ההפוך, הנבדק הצליח להחליף בצורה חלקה את מצב בקרת התותבת הטרנס-פמורלית על סמך מצבי הפעילות המיועדים לו.

קו המקף האדום מציין את התזמון הקריטי המוגדר של כל מעבר מצב פעילות למעברים מקרקע מישורית, הליכה לרמפה, עלייה או ירידה, ומעמידה להליכה. התזמון הקריטי היה תחילתו של שלב הנדנדה המיועד למעברים מרמפה, עלייה או ירידה להליכה על קרקע מישורית ומהליכה לעמידה. התזמון הקריטי היה תחילת קבלת המשקל כלומר מגע עקב על קרקע ישרה.

כ-18 שניות לתוך ניסוי זה, התותבת עברה באופן שגוי למצב עלייה של רמפה כאשר הנבדק הלך על קרקע ישרה עקב זיהוי שגוי של כוונת המשתמש על ידי ממשק המכונה העצבית. טעויות כאלה לא עוררו שינוי משמעותי בקינמטיקה המהלכת של הנבדק ולא נתפסו על ידי הנבדק. עם זאת, כמה טעויות שהפריעו ליציבות ההליכה של הנבדק נצפו בחלק מהניסויים, אך אף אחת מהן לא גרמה לנבדק ליפול.

ההגדרה והפרוטוקול הניסויי של פלטפורמת הוכחת ההיתכנות שלנו יכולים לספק כלים נוחים לייעול נוסף של השליטה הנוירולוגית והבקרה הפנימית של תותבת הגפיים התחתונות של האבקה, ויכולים לעזור לפתח תותבת גפיים תחתונות ביונית אמיתית שיכולה להיות מופעלת על ידי המשתמשים בקלות, אמינות ואינטואיטיביות. לאחר צפייה בסרטון זה, אתה אמור להבין היטב כיצד ליישם את הפלטפורמה ההנדסית שפותחה כדי להעריך חולי רגל מלאכותית מבוקרת נוירולוגית עם קטיעת גפיים תחתונות בצורה בטוחה ויעילה בסביבת מעבדה.