به نقل از «فارس»

توانمندسازی مددجویان مفصل آرنج برای انجام حرکات روزمره‌ها با استفاده از سیگنال‌های حیاتی EEG و EMG با روشی جدید

تاریخ انتشار: ۲۷ شهریور ۱۴۰۲ | کد خبر: ۳۸۷۰۴۱۶۲

به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری فارس به نقل از روابط عمومی دانشگاه صنعتی امیرکبیر، مهدیه خلیق فرد دانش‌آموخته‌ی دانشگاه صنعتی امیرکبیر و مجری طرح «تخمین کینماتیک مفصل آرنج برای بازسازی حرکات ADL مبتنی بر پردازش همزمان سیگنال‌های EEG و EMG» گفت: آمار جهانی تعداد افراد مددجوی با آسیب نخاعی سطح C۵/C۶ زیاد است.

بیشتر بخوانید: اخباری که در وبسایت منتشر نمی‌شوند!

این مددجویان در هر جامعه برای انجام کارهای روزمره، نیازمند مراقبت با هزینه‌های گزاف هستند.

وی ادامه داد: علاوه بر آن از جنبه‌ی اجتماعی نیز این افراد در تعامل با محیط خود با اختلالات فراوانی دست و پنجه نرم می‌کنند. از این رو نیاز به توسعه‌ی ابزارهای کمک حرکتی، برای افراد مددجو بسیار حائز اهمیت است.

محقق دانشگاه صنعتی امیرکبیر افزود: محققین مهندسی پزشکی در زمینه‌ی فناوری عصبی در تلاشند تا با توسعه‌ی ابزارهای کمک حرکتی نظیر پروتزهای عصبی کیفیت زندگی را برای افراد مددجو بهبود بخشند.

وی با اشاره به این پروژه گفت: این تحقیق با هدف توانمندسازی افراد مددجو با آسیب نخاعی سطح ۶/C۵C  انجام گرفته است. با ثبت و پردازش سیگنال‌های مغزی(EEG) و فعالیت الکتریکی عضلات سالم این افراد(EMG)، اطلاعات حرکتی اراده شده توسط فرد تخمین زده می‌شود. این کار با استفاده از این اطلاعات و هوش مصنوعی حرکات اراده شده شناخته شده و با تحریک عضله‌ی معیوب، حرکاتی نظیر آب خوردن، پاسخ به تلفن، جابه‌جایی اشیاء و ریختن آب از پارچ انجام‌پذیر است.   

خلیق فرد با اشاره به نتایج این طرح خاطر نشان کرد: بازسازی مسیرهای سه بُعدی در فعالیت‌های روزمره‌ی زندگی با استفاده از سیگنال های حیاتی EEG و EMG، توسعه‌ی کاربردی ابزارهای کمک حرکتی را برای افراد مددجو بهبود می‌یابد.

وی با بیان اینکه محدودیت‌های اساسی نظیر آتروفی یا خستگی زودهنگام عضلات، بهره‌گیری تنها از سیگنال‌EMG افراد ناتوان حرکتی را با چالش همراه کرده است، گفت: دقت پایین، نرخ پایین انتقال داده و لزوم توجه بالای فردی نیز از جمله محدودیت‌های به‌کارگیری تنها از سیگنال‌ EEG در ابزارهای کمک حرکتی است.

این محقق اضافه کرد: بنابراین با بهره‌گیری مناسب از ترکیب این سیگنال‌های حیاتی با هدف کاهش محدودیت‌ها، رویکرد جدیدی است که انتخاب ساختار ترکیبی را  لازم می‌شود.

خلیق فرد با بیان اینکه با هدف بهبود رمزگشایی عصبی داده‌های کینماتیک و تعمیم پذیری آن، بهره‌گیری از فرضیه‌ کنترل حرکت مغز توسط سینرژی‌های عضلات پیشنهاد شده است، تآکید کرد که رویکرد این تحقیق در جهت کسب فناوری عصبی در راستای توسعه‌ سیستم‌های هوشمند رابط انسان - ماشین و ارتقای مرز دانش در طراحی نروپروتزهای اندام فوقانی نقش به سزایی دارد.

وی گفت: ساختار پیشنهادی برای بهره‌گیری از اطلاعات حرکتی دو سیگنال EEG و EMG افزایش معنی داری را در دقت رمزگشایی داده‌های کینماتیک در مقایسه با روش‌های EEG وEMG  تنها نشان داده است که می‌تواند در توسعه و بهبود توانایی ابزارهای کمک حرکتی و توانبخشی نظیر سیستم‌های FES، BCI ربات‌های پوشیدنی و نروپروتزها به کار گرفته شود.

خلیق فرد افزود: طراحی سیستم کنترل ردیابی مسیر، ادامه‌ پژوهش در راستای عملی‌سازی آن خواهد بود که همراه با ساختار ترکیبی   EEG-EMGپیشنهادی علاوه بر هموارسازی مسیرهای حرکت و جابه‌جایی در بین حرکات، خطای ناشی از مدل‌سازی را نیز می‌تواند جبران سازد.

محقق دانشگاه صنعتی امیرکبیر گفت: با توجه به مدلسازی و شبیه‌سازی کار، برای کاربردی کردن آن، لازم است در ادامه‌ی پژوهش کار بر روی افراد ناتوان حرکتی پیاده سازی شود. این کار تاکنون به دلیل کمبود وسایل پژوهشی، امکان آزمایش حیوانی و نیمه صنعتی شدن آن انجام نشده است.

وی با معرفی ویژگی‌های طرح  خاطر نشان کرد: در این تحقیق برای اولین بار ساختاری سلسله مراتبی پیشنهاد شده است که مبتنی بر فرضیه‌ی کنترل حرکت مغز توسط سینرژی‌های عضلات همراه با طبقه‌بند ترکیبی EEG و EMG مسیرهای حرکات ADL  تخمین زده شده است.

خلیق فرد عنوان کرد: این پژوهش از آماده‌سازی تجهیزات لازم برای ثبت سیگنال‌های مغزی و عضلات و نیز هماهنگ کردن آن‌ها به‌ منظور ثبت همزمان تا کسب نتایج نهایی در تأیید فرضیه‌ی آن حدود چهارسال زمان برده است.

این محقق ادامه داد: فرضیه‌ی پیشنهادی در این طرح رویکرد جدیدی است که برای شناسایی نوع حرکت قصد شده پیش از اجرای حرکت تا تخمین مسیرهای سه بُعدی حرکات ADL نمونه‌های داخلی و خارجی ندارد. روش پیش‌بینی نوع حرکت اراده شده توسط سیگنال‌های مغزی پیش از اجرای حرکت برای حرکات ADL یک نمونه‌ داخلی را شامل می‌شود که با روش پیشنهادی این تحقیق و نحوه‌ی ارزیابی آن به صورت نابسته به فرد به‌منظور تعمیم‌پذیر بودن آن متفاوت است.
وی با اشاره به مزیت‌های رقابتی طرح گفت: این تحقیق با هدف توانمندسازی ابزارهای کمک حرکتی، بازسازی مسیرهای سه بُعدی از حرکات روزمره‌ی زندگی در اندام فوقانی را مد نظر قرار داده است که نتایج آن قابلیت اطمینان بیشتری را برای کاربرد عملی آن نسبت به مطالعات محدود انجام گرفته بر روی حرکات گسسته‌ی فلکشن/اکستنشن زانو یا آرنج دارا می‌باشد ضمن این‌که در ارزیابی نتایج آن به‌صورت غیر وابسته به فرد تعمیم‌پذیر بودن روش، مد نظر قرار گرفته است.

خلیق فرد اضافه کرد: ساختار پیشنهادی برای بهره‌گیری از اطلاعات حرکتی دو سیگنال EEG و EMG افزایش معنی‌داری را در دقت رمزگشایی داده‌های کینماتیک در مقایسه با روش‌های EEG وEMG  تنها نشان داده است که مبتنی بر کاهش محدودیت‌های ناشی از بهره‌گیری برخط سیگنال‌های EMG افراد ناتوان حرکتی و دقت و نرخ پایین انتقال داده در سیگنال‌های EEG، می‌تواند در توسعه و بهبود توانایی ابزارهای کمک حرکتی و توانبخشی نظیر سیستم‌های FES، BCI و نروپروتزها به‌کار گرفته شود و کمک زیادی به افراد مددجو برای انجام کارهای روزمره‌ کند و آن‌ها را به صحنه‌ی اجتماع بیاورد.

گفتنی است استاد مشاور این طرح علی مالکی و استاد راهنمای پروژه علی فلاح اعضای هیأت علمی دانشگاه صنعتی امیرکبیر هستند.

پایان پیام/

منبع: فارس

کلیدواژه: امیرکبیر دانشگاه صنعتی امیرکبیر افراد مددجو محدودیت ها بهره گیری

درخواست حذف خبر:

«خبربان» یک خبرخوان هوشمند و خودکار است و این خبر را به‌طور اتوماتیک از وبسایت www.farsnews.ir دریافت کرده‌است، لذا منبع این خبر، وبسایت «فارس» بوده و سایت «خبربان» مسئولیتی در قبال محتوای آن ندارد. چنانچه درخواست حذف این خبر را دارید، کد ۳۸۷۰۴۱۶۲ را به همراه موضوع به شماره ۱۰۰۰۱۵۷۰ پیامک فرمایید. لطفاً در صورتی‌که در مورد این خبر، نظر یا سئوالی دارید، با منبع خبر (اینجا) ارتباط برقرار نمایید.

با استناد به ماده ۷۴ قانون تجارت الکترونیک مصوب ۱۳۸۲/۱۰/۱۷ مجلس شورای اسلامی و با عنایت به اینکه سایت «خبربان» مصداق بستر مبادلات الکترونیکی متنی، صوتی و تصویر است، مسئولیت نقض حقوق تصریح شده مولفان در قانون فوق از قبیل تکثیر، اجرا و توزیع و یا هر گونه محتوی خلاف قوانین کشور ایران بر عهده منبع خبر و کاربران است.

خبر بعدی:

چرا با افزایش سن سرعت حرکت ما کم می‌شود؟

هنگامی که سن افزایش می‌یابد، کاهش تدریجی سرعت و چابکی بدن ما غیرعادی نیست. خواه قدم زدن آرام در اطراف محله باشد یا دستیابی به کنترل تلویزیون، حرکات ما با افزایش سن کاهش می‌یابد؛ بنابراین سوال این است که چه چیزی باعث این تغییر می‌شود؟ مطالعه‌ای که توسط مهندسان دانشگاه کلرادو بولدر (CU Boulder) رهبری می‌شود، به این سوال قدیمی پاسخ می‌دهد.

این مطالعه که در مجله JNeurosci منتشر شده است، یکی از اولین مطالعاتی است که به طور تجربی دلایل کندی حرکت را در میان بزرگسالان بالای ۶۵ سال بررسی کرده است. محققان دریافتند که افراد مسن ممکن است تا حدودی کندتر حرکت کنند، زیرا برای آنها برای حرکت کردن باید انرژی بیشتری نسبت به افراد جوان صرف کنند.

به نقل از اس‌اف، علا احمد (Alaa Ahmed)، یکی از نویسندگان این مطالعه، استاد دانشکده مهندسی مکانیک پاول ام رادی می‌گوید: نحوه حرکت ما، از حرکات چشم گرفته تا راه رفتن و صحبت کردن، دریچه‌ای به روی پیری و پارکینسون می‌گشاید. ما در تلاشیم تا اساس عصبی آن را درک کنیم.

برای این مطالعه، محققان از شرکت کنندگانی در محدوده سنی ۱۸ تا ۳۵ و ۶۶ تا ۸۷ سال خواستند تا یک کار ساده را انجام دهند: دستیابی به یک هدف روی صفحه نمایش که شبیه به انجام یک بازی ویدیویی بود. با تجزیه و تحلیل الگو‌های این دستیابی‌ها، محققان کشف کردند که به نظر می‌رسد افراد مسن‌تر حرکات خود را تحت شرایط خاصی تغییر می‌دهند تا منابع انرژی محدودتر خود را حفظ کنند.

دکتر اریک سامرساید (Erik Summerside)، سرپرست تیم تحقیقاتی، که دکترای خود را در زمینه یکپارچه‌سازی دریافت کرده است، می‌گوید: همه ما، چه جوان و چه پیر، ذاتا به دنبال دریافت بیشترین پاداش از محیط خود و در عین حال به حداقل رساندن میزان تلاش برای انجام این کار هستیم.

این مطالعه دو فرضیه را در مورد این که چرا سالمندان کندتر حرکت می‌کنند، بررسی کرد.

اولین مورد نشان می‌دهد که عضلات افراد مسن ممکن است با کارایی کمتری کار کنند و کالری بیشتری بسوزانند در حالی که وظایف مشابه جوانان را انجام می‌دهند. مورد دوم پیشنهاد می‌کند که پیری ممکن است مدار پاداش در مغز انسان را تغییر دهد، زیرا افراد دوپامین کمتری تولید می‌کنند که یک ماده شیمیایی در مغز است که مسئول ایجاد احساس رضایت پس از انجام یک کار به شمار می‌رود.

در طول این آزمایش، شرکت کنندگان از یک بازوی رباتیک برای حرکت مکان‌نما به سمت هدفی روی صفحه رایانه استفاده کردند. اگر موفق می‌شدند، پاداش کوچکی مانند انفجار هدف و پخش صدای «بینگ بینگ» دریافت می‌کردند. هر دو گروه سنی زمانی که فهمیدند این صدا را خواهند شنید زودتر به هدف خود رسیدند، اما به روش‌های مختلف به این هدف رسیدند. بزرگسالان جوان‌تر دست‌های خود را سریع‌تر به سمت پاداش حرکت می‌دهند، در حالی که بزرگسالان مسن‌تر عمدتا زمان واکنش خود را بهبود می‌بخشند.

هنگامی که محققان وزنه‌ای هشت پوندی را به بازوی رباتیک شرکت کنندگان جوان اضافه کردند، تفاوت بین دو گروه سنی ناپدید شد که توجه محققان را برانگیخت.

دکتر رابرت کورتر (Robert Courter)، سرپرست تیم تحقیق، توضیح می‌دهد: به نظر می‌رسد که مغز می‌تواند تغییرات بسیار کوچکی را در میزان انرژی که بدن مصرف می‌کند تشخیص دهد و حرکات ما را بر اساس آن تنظیم می‌کند. حتی زمانی که فقط با چند پوند اضافی حرکت می‌کنید، واکنش سریع‌تر به گزینه‌ای ارزان‌تر برای رسیدن به پاداش تبدیل شد، بنابراین جوانان روشی مشابه افراد مسن را تقلید کردند.

یافته‌ها نشان می‌دهند که به نظر می‌رسد هزینه‌های تلاش برای رسیدن، عامل تعیین‌کننده در کاهش حرکت افراد مسن است. در حالی که این مطالعه نمی‌تواند به طور کامل مراکز پاداش مغز را به عنوان مقصر رد کند، اما اگر دانشمندان بتوانند مکان و نحوه ظهور این تغییرات از بدن را شناسایی کنند، ممکن است بتوانند درمان‌هایی را برای کاهش تلفات پیری و بیماری ایجاد کنند.

احمد می‌گوید: با کنار هم گذاشتن همه این موارد، نتایج ما نشان می‌دهد که هزینه‌های تلاش برای رسیدن به هدف، حرکت افراد مسن‌تر را کُند می‌کند.

این تحقیق به طور بالقوه می‌تواند ابزار‌های جدیدی را برای تشخیص طیف وسیعی از بیماری‌ها از جمله بیماری پارکینسون، ام‌اس، افسردگی و اسکیزوفرنی در اختیار پزشکان قرار دهد. همانطور که ما به کشف راز‌های پیری و حرکت ادامه می‌دهیم، مطالعاتی مانند این ما را یک گام به درک و پرداختن به چالش‌های ناشی از افزایش سن نزدیک‌تر می‌کند.

منبع: ایسنا

باشگاه خبرنگاران جوان علمی پزشکی کلينيک