Meer-kanaals semg methode voor myoelektrische aansturing van een onderarm prothese

MyoPro Meer-kanaals sEMG methode voor myoelektrische aansturing van een onderarm prothese

Hans Rietman 3e ISPO jaarcongres Revalidatie bij amputatie en prothesiologie van de bovenste extremiteit 1 oktober 2010

Myopro 3 PhD’s: Daphne Boere-van Baal (Sensing) Heidi Witteveen (feedback) Bart Peerdeman (control)

2 Roessingh Research and Development, Enschede, the Netherlands

Waarom Myopro? • Nederland – 60 pers. per jaar amputatie Onder/bovenarm – 36 aangeboren reductie defecten – Prevalentie: 4000 in Ned.

• UK – 267 amputaties BE per jaar (25% onderarm)

• USA – Prevalentie 1996: 500.000 – Gebruik van myoelectrische prothese: 10.000 per jaar. (Parker et al. 2006) 3 Roessingh Research and Development, Enschede, the Netherlands

Waarom Myopro? • Slechts 30 % van de verstrekte protheses wordt gebruikt – Dudkiewicz etal.,2004; Plettenburg, 2006; Hacking & Lambregts, 2007; Biddiss etal., 2007

• Patiënten die de prothese niet gebruiken: – Laag functioneel gehalte (Dudkiewics, et al., 2004; Kyberd, Davey, & Morrison, 1998)

– Gebrek aan sensorische feedback (Biddiss et.al., 2007)

• 50% van de pat. Die een prothese bezitten, gebruiken deze niet bij ADL taken en /of werkgerelateerde taken 4 Roessingh Research and Development, Enschede, the Netherlands

Prothese types

• Mechanisch

• Myoelektrisch (ME)


Myoelectrische protheses

Voordelen

Nadelen

Geen banden of harnassen Gebruik van resterende spieren Non-invasief

Beperkte selectiviteit Gebrek aan intuitieve aansturing Gebrek aan sensorische feedback

70% van myoelektrische protheses ongebruikt


Doelstellingen Myopro • gedifferentieerde en natuurlijke myoelectrische aansturing van een armprothesesysteem met behulp van multi-kanaals array electrodes • het realiseren van een natuurlijk en intuïtief feedbackmechanisme. • het ontwikkelen van een virtuele trainingsopstelling waarmee bovenstaande functies reeds in de vroege revalidatiefase getraind kunnen worden.


Doel Sensing project

Het vergroten van de mate van sturing van een myoelektrische prothese door het aantal vrijheidsgraden te vergroten met meer-kanaals oppervlakte elektrodes


Experiment opzet • • • •

Tien gezonde mannelijke proefpersonen Eén patient met een reductie defect Veertig kleine elektrodes (4 x 10) Acht isometrische contractiepatronen


Isometrische contracties

Polsflexie

Polsextensie

Vingerflexie

Vingerextensie

Radiale deviatie

Ulnaire deviatie

Supinatie onderarm

Pronatie onderarm


Data analyse

• • • • •

Data selectie van actieve contractie-periodes Tijdsperiodes van 200 milliseconde Amplitude per electrode (root mean square) Persoonspecifieke classificatie Eenvoudige robuuste classifier


RMS-level afbeeldingen Polsflexie

Polsextensie

Vingerflexie

Vingerextensie

Radiale deviatie

Ulnaire deviatie

Pronatie

Supinatie


Robuuste classifier Gemiddelde  x-coördinaat Gemiddelde  y-coördinaat Polsflexie

Polsextensie

Vingerflexie

Vingerextensie

Radiale deviatie

Ulnaire deviatie

Pronatie

Electrodes 23+24+27+28

300

200

100

Supinatie

0 0

100

200

300

400

Electrodes 1+2+36+37


Robuuste classifier Training set

Test set 200 Electrodeset B (combi)

Electrodeset B (combi)

200 150 100 50 0 -50 100

-100

0

100

Electrodeset A (combi)

150 100 50 0 -50 100

-100

0

100

Electrodeset A (combi)


Resultaten Output Input

Vingerflexie Vingerextensie

VF

VE

99.94

0.03

0.01

99.89

Pronatie 0.01

Radiale deviatie Ulnaire deviatie

Polsflexie

S

RD

UD

0.01 0.01

PE

0.01

0.08 0.04

Gemiddeld 0.01 99.85 percentage: 0.03 0.02 99.9% 0.02 0.01 99.94 0.02 0.01

0.02

0.03

0.02

0.02

0.05

PF

0.02

99.96

Supinatie

Polsextensie

P

99.97 0.10

0.01

0.08

0.01

0.01 0.01 99.83

0.01

0.01

99.93


RMS-level afbeeldingen patient Polsflexie

Polsextensie

Vingerflexie

Vingerextensie

Radiale deviatie

Ulnaire deviatie

Pronatie

Supinatie

Radiale deviatie & pronatie

Ulnaire deviatie & supinatie


Resultaten patient Output Input

Vingerflexie

VF

VE

P

S

99.28

Pronatie

PE

PF

RDP

0.48 99.62

Supinatie

0.02 99.64

Radiale deviatie 0.08

Polsextensie Polsflexie

UD

UDS

100.0

Vingerextensie

Ulnaire deviatie

RD

0.25

0.13

0.23

0.06

0.17

Gemiddeld 99.73 percentage: 0.06 99.6% 0.04 99.56 0.02 0.02

0.10

0.13

0.25

0.02

0.17

0.11

99.64

0.21 0.06 0.06

99.89

Dus: 0.19 0.34 0.06 99.41 Tien contractiepatronen kunnen onderscheiden worden99.39 0.61 Ulnair dev & sup Radial dev & pro


Toekomst

• Validatie: meer metingen met amputatie patienten • Meer contractiepatronen (duim?) • Aansturing van krachtlevel • Willekeurige volgorde van contractiepatronen • Simultane aansturing van verschillende “bewegingen” 18 Roessingh Research and Development, Enschede, the Netherlands

Feedback in Myopro • Vibrotactiel of electrotactiel stimulatie • Identificatie van de keten van stimulus naar perceptie

• Evaluatie van kracht en positie feedback in functionele taken – Single of array stimulatoren – Performance tijdens dubbel taken


Control: huidig onderzoek

• Testing high-level grasp control and execution using state machines • Impedance control testing on 3D biomechanical model


Roessingh Research & Development (http://www.rrd.nl) Universiteit Twente - Vakgroep Control Engineering (CE) (http://www.ce.utwente.nl) Biomedische Signalen en Systemen (BSS) (http://bss.ewi.utwente.nl/) Re-lion B.V. (http://www.re-lion.com) Integrated Mechanization Solutions (http://www.ims-nl.com) Twente Medical Systems International (http://www.tmsi.com) Groot Klimmendaal (http://www.grootklimmendaal.nl)

Voor meer informatie: www.myopro.nl 21 Roessingh Research and Development, Enschede, the Netherlands

Myopro: wordt vervolgd......


Meer-kanaals semg methode voor myoelektrische aansturing van een onderarm prothese

Recommend Documents