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

Transcriptie

1 MyoPro Meer-kanaals semg methode voor myoelektrische aansturing van een onderarm prothese Hans Rietman 3 e ISPO jaarcongres Revalidatie bij amputatie en prothesiologie van de bovenste extremiteit 1 oktober 2010

2 Myopro 3 PhD s: Daphne Boere-van Baal (Sensing) Heidi Witteveen (feedback) Bart Peerdeman (control) 2

3 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: Gebruik van myoelectrische prothese: per jaar. (Parker et al. 2006) 3

4 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

5 Prothese types Mechanisch Myoelektrisch (ME) 5

6 Myoelectrische protheses Voordelen Geen banden of harnassen Gebruik van resterende spieren Non-invasief Nadelen Beperkte selectiviteit Gebrek aan intuitieve aansturing Gebrek aan sensorische feedback 70% van myoelektrische protheses ongebruikt 6

7 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. 7

8 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 8

9 Experiment opzet Tien gezonde mannelijke proefpersonen Eén patient met een reductie defect Veertig kleine elektrodes (4 x 10) Acht isometrische contractiepatronen 9

10 Isometrische contracties Polsflexie Polsextensie Vingerflexie Vingerextensie Radiale deviatie Ulnaire deviatie Supinatie onderarm Pronatie onderarm 10

11 Data analyse Data selectie van actieve contractie-periodes Tijdsperiodes van 200 milliseconde Amplitude per electrode (root mean square) Persoonspecifieke classificatie Eenvoudige robuuste classifier 11

12 RMS-level afbeeldingen Polsflexie Polsextensie Vingerflexie Vingerextensie Radiale deviatie Ulnaire deviatie Pronatie Supinatie 12

13 Gemiddelde x-coördinaat Gemiddelde y-coördinaat Robuuste classifier 300 Polsflexie Polsextensie Vingerflexie Radiale deviatie Vingerextensie Ulnaire deviatie Electrodes Pronatie Supinatie Electrodes

14 Robuuste classifier Training set Test set Electrodeset B (combi) Electrodeset B (combi) Electrodeset A (combi) Electrodeset A (combi) 14

15 Resultaten Input Output VF VE P S RD UD PE PF Vingerflexie Vingerextensie Pronatie Supinatie Radiale deviatie Ulnaire deviatie Polsextensie Polsflexie Gemiddeld percentage: 99.9%

16 Polsflexie RMS-level afbeeldingen Polsextensie patient Vingerflexie Vingerextensie Radiale deviatie Ulnaire deviatie Pronatie Supinatie Radiale deviatie & pronatie Ulnaire deviatie & supinatie 16

17 Resultaten patient Output Input Vingerflexie Vingerextensie Pronatie Supinatie Radiale deviatie Ulnaire deviatie Polsextensie VF VE P S RD UD PE PF RDP UDS Gemiddeld percentage: 99.6% Polsflexie Radial dev & pro Ulnair dev & sup Dus: Tien contractiepatronen kunnen onderscheiden worden

18 Toekomst Validatie: meer metingen met amputatie patienten Meer contractiepatronen (duim?) Aansturing van krachtlevel Willekeurige volgorde van contractiepatronen Simultane aansturing van verschillende bewegingen 18

19 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 19

20 Control: huidig onderzoek Testing high-level grasp control and execution using state machines Impedance control testing on 3D biomechanical model 20

21 Roessingh Research & Development ( Universiteit Twente - Vakgroep Control Engineering (CE) ( Biomedische Signalen en Systemen (BSS) ( Re-lion B.V. ( Integrated Mechanization Solutions ( Twente Medical Systems International ( Groot Klimmendaal ( Voor meer informatie: 21

22 Myopro: wordt vervolgd... 22