Content area
Abstract
Sistemi za funkcionalnu električnu stimulaciju (FES) se u terapiji gornjih ekstremiteta, kod osoba koje su usled oštećenja centralnog nervnog sistema uzrokovanog povredom kičmene moždine ili moždanim udarom delimično izgubili moć voljne kontrole pokreta, izdvajaju kao potencijalno najadekvatnija rehabilitaciona tehnika. Putem sistema za FES se električni impulsi odgovarajućih oblika (amplitude, trajanja i frekvencije) dovode do motornog sistema (mišića) koji su zaduženi za pokrete koje subjekat nije u stanju samostalno da uradi, sa ciljem da se datoj osobi omogući izvršavanje nekog funkcionalnog zadataka. Da bi to bilo moguće, sam FES sistem u sebi mora da uključi interpretaciju komandi pacijenta ili terapeuta, regulaciju stimulacionih parametara, generisanje strujnih impulsa i interfejs za prenos energije do senzorno-motornog sistema subjekta koristeći implantibilne ili površinske elektrode.
Kada je reč o gornjim ekstremitetima funkcionalni zadaci koji se postavljaju pred subjekta podrazumevavaju najčešće manipulaciju predmetima, pri čemu korisnik bira tip hvata koji odgovara predmetu i kontroliše trenutke zatvaranja i otvaranja ruke kako bi obavio željenu funkciju. Definisanje i realizacija upravljanja kakvo bi subjektu pružio dovoljno fleksibilnosti uz odgovajući nivo jednostavnosti se i dalje smatra jedinim od otvorenih pitanja. U postojećim FES sistemima korisnik manuelno bira funkciju koristeći prekidač ili sličan periferal računara. Ovaj metod je nepogodan, jer je neophodno da se korinik koncentriše na funkciju koju želi da obavi, a ne na komandu koju treba da pošalje sistemu da bi obavio datu funkciju. U literaturi su prikazana idejna rešenja koja zamenjuju ovaj konvencionalni način komunkiacije i primenjuju neki oblik automatizacije. Rešenja su ponudjena kroz komande glasom, udisanjem i izdisanjem, primenom elektrofizioloških signala (elektromiografija - EMG), senzora pokreta i sile, međutim svi ovi sistemi su i dalje podrazumevali interakciju od strane subjekta koja ga zapravo kroz taj dodatni korak odvraća od zadatka koji je pred njega postavljen, a osim toga ometa pravilnu senzomotornu spregu pri obavljanju odabrane funkcije. Primena mozak-računar (brain-computer ili brainmachine) interfejsa je tema kojoj je u današnje vreme posvećena velika pažnja, a podrazumeva direktno prepoznavanje namere iz elektroencefalograskih (EEG) signala. Ovo, logično rešenje, medjutim, ne pruža odgovarajući nivo pouzdanosti kako bi sistemi postali deo kliničke prakse.
Istraživanja u motornoj kontroli su pokazala da je prirodna kontrola bazirana na vizuelnoj percpeciji, i da na osnovu iskustva osoba bira način hvata i korišćenja objekta od interesa. Ova činjenia je našla primenu u istraživanjima u domenu proteze šake i ruke, i razvijeni su sistemi koji su zasnovani na pojednostavljenom modelu percepcije. Predmet istraživanja predstavljenog u ovoj tezi je unapređenje ove metodologije za automatsku kontrolu sistema za FES gornjih ekstremiteta zasnovanog na kompjuterskoj viziji. U skladu sa tim, definisane su postavke sistema za kompjutersku viziju koja koristi mogućnosti Kinect kamere za odabiranje tipa hvata, ali i povratnu spregu u toku stimulacije. Cilj istraživanja je razvoj sistema (od ideje do inovacije) koji bi se mogao primeniti u kliničkom okruženju za restoraciju hvata i to sa minimalnim angažmanom korisnika rehabilitacionog pomagala. U radu su prikazani novi algoritmi za procenu pozicije i orijentacije ruke, u realnom vremenu, na osnovu slike sa Kinect kamere i rezultati testiranja sistema na zadatku kontrole pozicije podlaktive u odnosu na nadlakticu (stimjulacija fleksora i ekstenzora lakta).





