Current estimates place the prevale

Current estimates place the prevalence of limb loss in the United States at 1.6 million as of 2005 and project upwards of 2.2 million individuals by 2020 (Ziegler-Graham et al., 2008). In addition, over the past decade, a significant number of U.S. service members have sustained injuries resulting in the loss of one or more limbs. While there have been significant advances in lower limb prosthetics over the past two decades, there have only been modest improvements in clinically available upper limb prosthetics. A study by McFarland and colleagues looking at prosthetic device use and satisfaction among U.S. service members with combat-related, unilateral upper limb amputation reported that 30% of soldiers from the Vietnam War and 22% of soldiers from Operations Enduring Freedom and Iraqi Freedom abandoned prosthesis use altogether, complaining of weight, discomfort, pain, lack of functionality, and poor fit (McFarland et al., 2010). Even the most advanced myoelectric upper limb prosthetics have high rejection rates. A survey by Biddis and Chau (2007) reported a mean rejection rate of 23% for adult myoelectric users, nearly 50 years after the first myoelectric devices were clinically implemented (McLean, 2004). While the negative functional implications of abandoning an upper limb prosthesis are obvious, individuals who rely on only one arm/hand for daily use are also at a much higher risk of developing overuse injuries and arthritis of their neck, upper back and remaining limbs, negatively influencing long-term morbidity and quality of life (Jones and Davidson, 1999).

While much attention has been directed toward enhancing the dexterity of prosthetic arms/hands to replicate near human-like movements, a significant gap continues to remain in improving the user's ability to control a robotic hand in a more intuitive and reliable manner. Current strategies to control myoelectric prosthetic devices rely primarily on using surface electrodes placed on the skin of the residual limb to record underlying superficial arm muscles. The signals will then be used to control the prosthetic limb (e.g. open/close hand or pronate/supinate wrist). While these surface myoelectric signals have proven to be sufficient for controlling the movement of a powered prosthesis, they have significant limitations (Schultz and Kuiken, 2011). First, the surface of the skin itself presents fundamental challenges to recording EMG signals from the underlying musculature. These limitations include: (1) susceptibility to electrical noise generated by the environment, (2) recording of electrical activity from other muscles adjacent to the electrode, thereby triggering unintended actions, (3) movement of the surface electrodes on the skin, especially with socket rotation, and (4) perspiration of the skin changing the electrical impedance (Weir et al., 2009). In addition, surface electrodes do not allow the simultaneous capture of multiple individual superficial and deep muscles of the forearm to control multiple degrees of freedom simultaneously. Current myoelectric devices require the user to control a prosthesis using unnatural muscle contractions, e.g. contracting the wrist extensor muscles to signal the prosthetic wrist to supinate and then using that same contraction to signal the hand to open. Furthermore they are limited in their ability to only control one degree of freedom at a time, so the user has to choose between wrist rotation and hand opening and is unable to do these activities simultaneously, resulting in a non-intuitive, sequential prosthetic joint manipulation rather than intuitive, simultaneous control. Limited dexterity of control is often cited as the primary reason for abandonment of myoelectric prostheses (Atkins et al., 1996). For these reasons, many amputees in the United States prefer to use a “body-powered” prostheses controlled by a harness and cables – a technology that was first developed in the 1860s.

The Implantable Myoelectric Sensor (IMES®) System, developed by the Alfred Mann Foundation, is a potential alternative to surface EMG for prosthetic control. IMES® are small, cylindrical electrodes (16 mm long and 2.5 mm in diameter) capable of detecting and wirelessly transmitting EMG data (Fig. 1A). The ability to place these electrodes directly within residual limb muscles, rather than on the surface of the skin, may provide numerous advantages, including stronger and more reliable signals that do not change with arm positioning, socket rotation or sweating. Equally important, these electrodes present the possibility of recording from individual superficial and deep muscles simultaneously, permitting more intuitive control of a multiple-degree-of-freedom prosthesis by providing more signals from muscles that were responsible for hand and wrist movement prior to the amputation and coupling them to the same prosthetic functions (e.g. an electrode in the supinator muscle is used to control prosthetic wrist supi

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

ประมาณการปัจจุบันวางความชุกของการสูญเสียแขนขาในสหรัฐที่ 1.6 ล้าน ณ 2005 และโครงการโดยสาร 2.2 ล้านคนในปี 2563 (Ziegler Graham et al. 2008) นอกจากนี้ ทศวรรษ จำนวนมากของทหารมียั่งยืนบาดเจ็บที่เกิดการสูญเสียแขนขามากกว่า หนึ่ง ในขณะที่มีการสำคัญในปอกขาต่ำกว่าสองทศวรรษ มีเพียงการปรับปรุงเจียมเนื้อเจียมตัวในรยางค์บนทางคลินิกมีปอก การศึกษา โดย McFarland และเพื่อนร่วมงานใช้อุปกรณ์เทียมและความพึงพอใจบริการของสหรัฐอเมริกาที่สมาชิกที่ มีรยางค์บนที่เกี่ยวข้อง กับการต่อสู้ ข้างเดียวเหมือนน้องรายงานว่า 30% ของทหารจากสงครามเวียดนามและ 22% ของทหารจากการดำเนินงานยืนยงเสรีภาพและเสรีภาพอิรักทิ้งใช้กายอุปกรณ์ทั้งหมด น้ำหนัก ความรู้สึกไม่สบาย ความเจ็บ ปวด บ่นขาด ฟังก์ชัน และไม่ดีพอ (McFarland et al , 2010) ขั้นสูงสุดรยางค์บน myoelectric ปอกมีอัตราสูงปฏิเสธ รายงานการสำรวจ โดย Biddis และเชา (2007) หมายความว่าอัตราการปฏิเสธของ 23% สำหรับผู้ใหญ่ผู้ใช้ myoelectric เกือบ 50 ปีหลังจากที่อุปกรณ์ myoelectric แรกทางคลินิกนำมาใช้ (แบล็ค 2004) ในขณะที่ผลกระทบทำงานลบของการทิ้งกายมีรยางค์บนชัดเจน บุคคลที่พึ่งพาแขน/มือเดียวสำหรับใช้ประจำวัน จะยังความเสี่ยงที่สูงขึ้นของการบาดเจ็บมากเกินไปและโรคข้ออักเสบที่คอ บริเวณหลัง และ ขาที่เหลือ ในเชิงลบมีอิทธิพลต่อการเจ็บป่วยระยะยาวและคุณภาพชีวิต (โจนส์และ Davidson, 1999)ในขณะที่ความสนใจมากตรงไปสู่การเสริมสร้างความชำนาญของเทียมแขน/มือการจำลองใกล้เคลื่อนไหวเหมือนมนุษย์ ช่องว่างสำคัญยังคงอยู่ในการปรับปรุงของผู้ใช้สามารถควบคุมมือหุ่นยนต์ในลักษณะง่าย และเชื่อถือได้ ปัจจุบันกลยุทธ์การควบคุมอุปกรณ์เทียม myoelectric ใช้เป็นหลักในการใช้พื้นผิวขั้วไฟฟ้าที่วางบนผิวของกิ่งเหลือเพื่อบันทึกต้นแบบเพียงผิวเผินแขนกล้ามเนื้อ แล้วจะใช้สัญญาณที่ควบคุมแขนขาเทียม (เช่นเปิด/ปิดมือหรือ pronate/supinate ข้อมือ) ในขณะที่สัญญาณ myoelectric พื้นผิวเหล่านี้ได้พิสูจน์แล้วว่าเป็นการเพียงพอสำหรับการควบคุมการเคลื่อนไหวของกายอุปกรณ์ขับเคลื่อน มีข้อจำกัดสำคัญ (ข้อและ Kuiken, 2011) ครั้งแรก ผิวตัวเองความท้าทายพื้นฐานการบันทึกสัญญาณ EMG จากกล้ามเนื้อพื้นฐาน ข้อจำกัดเหล่านี้รวม: (1) ความไวต่อการสัญญาณรบกวนทางไฟฟ้าเกิดขึ้นจากสิ่งแวดล้อม, (2) บันทึกของกิจกรรมไฟฟ้าจากกล้ามเนื้ออื่น ๆ ติดกับอิเล็กโทรด จึงเรียกการดำเนินการไม่ได้ตั้งใจ, (3) การเคลื่อนของขั้วไฟฟ้าที่ผิวบนผิว โดยเฉพาะอย่างยิ่งกับซ็อกเก็ตหมุน และ (4) เหงื่อของผิวหนังการเปลี่ยนแปลงความต้านทานไฟฟ้า (ฝาย et al. 2009) นอกจากนี้ พื้นผิวอิเล็กโทรดช่วยให้การถ่ายภาพพร้อมกันได้หลายละตื้น และลึกกล้ามเนื้อของแขนเพื่อควบคุมหลายองศาความเป็นอิสระพร้อมกัน อุปกรณ์ myoelectric ที่ปัจจุบันต้องผู้ใช้เพื่อควบคุมกายใช้การหดตัวของกล้ามเนื้อเป็นธรรมชาติ เช่น ทำสัญญาข้อมือกล้ามเนื้อเอกซ์เทนเซอร์สัญญาณข้อมือเทียมให้ supinate และใช้หดตัวเดียวที่สัญญาณมือในการเปิด นอกจากนี้ พวกเขาจะถูกจำกัดความสามารถในการควบคุมเสรีภาพระดับหนึ่งครั้ง ดังนั้นผู้ใช้มีให้เลือกระหว่างการหมุนข้อมือและมือเปิด และไม่สามารถทำกิจกรรมเหล่านี้พร้อมกัน เกิดในไม่ง่าย ลำดับเทียมร่วมการจัดการมากกว่าควบคุมใช้งานง่าย พร้อมกัน จำกัดความชำนาญของการควบคุมมักจะอ้างว่าเป็นเหตุผลหลักในการขายของ myoelectric เซอร์ (Atkins et al. 1996) เหตุผลเหล่านี้ พิการจำนวนมากในประเทศสหรัฐต้องการใช้ยานยนต์ "เปิดตัว" ควบคุม โดยชุดสายไฟและสาย – เทคโนโลยีที่ถูกพัฒนาขึ้นครั้งแรกในยุค 1860ระบบเซนเซอร์ Myoelectric ปรุง (IMES®) พัฒนา โดยมูลนิธิแมนน์อัลเฟรด เป็นทางเลือกมีศักยภาพให้ EMG ลิ้นควบคุม IMES® มีขนาดเล็ก ทรงกระบอกอิเล็กโทรด (ยาว 16 มิลลิเมตรและขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 2.5 มม.) สามารถตรวจจับและแบบไร้สายส่งข้อมูล EMG (รูปที่ 1A) ความสามารถในการอิเล็กโทรดเหล่านี้โดยตรงภาย ในกล้ามเนื้อแขนขาเหลือ มากกว่า บนพื้นผิวของผิว อาจให้ประโยชน์มากมาย รวมถึงสัญญาณที่แข็งแกร่ง และเชื่อถือได้ที่ไม่เปลี่ยนแปลงกับแขนวาง ตำแหน่ง การหมุนของซ็อกเก็ต หรือเหงื่อออก เท่า ๆ กัน สิ่งสำคัญ อิเล็กโทรดเหล่านี้ปัจจุบันเป็นไปได้ของการบันทึกจากกล้ามเนื้อเพียงผิวเผิน และลึกแต่ละพร้อมกัน อนุญาตให้ควบคุมง่ายขึ้นของกายในหลายระดับของเสรีภาพ โดยการให้สัญญาณมากจากกล้ามเนื้อที่รับผิดชอบสำหรับการเคลื่อนไหวมือและข้อมือก่อนเหมือนน้องที่ เชื่อมต่อพวกเขาในการหน้าที่เทียมเดียวกัน (เช่นขั้วไฟฟ้าในกล้ามเนื้อสุพิเนเตอร์ที่ใช้ในการควบคุมมือเทียม supi

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

ประมาณการสถานที่ปัจจุบันความชุกของการสูญเสียแขนขาในประเทศสหรัฐอเมริกาที่ 1.6 ล้านเป็นของปี 2005 และโครงการขึ้นไป 2.2 ล้านคนในปี 2020 (Ziegler-เกรแฮม et al., 2008) นอกจากนี้ในช่วงทศวรรษที่ผ่านมามีจำนวนสมาชิกบริการสหรัฐได้รับบาดเจ็บเกิดการสูญเสียของหนึ่งหรือมากกว่าแขนขา ในขณะที่มีความก้าวหน้าที่สำคัญในการที่ต่ำกว่าขาเทียมแขนขาที่ผ่านมาสองทศวรรษที่ผ่านมามีเพียงการปรับปรุงเล็กน้อยในทางคลินิกที่มีอยู่ขาเทียมแขน การศึกษาโดย McFarland และเพื่อนร่วมงานมองหาที่ใช้อุปกรณ์เทียมและความพึงพอใจในหมู่สมาชิกบริการในสหรัฐฯที่มีการต่อสู้ที่เกี่ยวข้องกับฝ่ายเดียวการตัดแขนขาแขนรายงานว่า 30% ของทหารจากสงครามเวียดนามและ 22% ของทหารจากการดำเนินงานนานอิสรภาพและเสรีภาพอิรักที่ถูกทิ้งร้างเทียม ใช้กันบ่นน้ำหนักไม่สบายปวดขาดการทำงานและพอดีไม่ดี (McFarland et al., 2010) แม้ที่ทันสมัยที่สุด myoelectric แขนขาเทียมมีอัตราการปฏิเสธสูง จากการสำรวจ Biddis และโจว (2007) รายงานอัตราการปฏิเสธเฉลี่ย 23% สำหรับผู้ใช้ myoelectric ผู้ใหญ่เกือบ 50 ปีหลังจากที่อุปกรณ์ myoelectric แรกที่ถูกนำมาใช้ในทางคลินิก (แมคลีน, 2004) ในขณะที่ผลกระทบต่อการทำงานเชิงลบของการละทิ้งเทียมแขนบนจะเห็นได้ชัดบุคคลที่พึ่งพาเพียงแขนข้างหนึ่ง / มือสำหรับการใช้ชีวิตประจำวันนอกจากนี้ยังมีความเสี่ยงสูงมากในการพัฒนาการบาดเจ็บมากเกินไปและโรคข้ออักเสบของลำคอของพวกเขาหลังส่วนบนและส่วนที่เหลือแขนขาในเชิงลบ ที่มีอิทธิพลต่อการเจ็บป่วยในระยะยาวและคุณภาพชีวิต (โจนส์และเดวิดสัน, 1999).

ในขณะที่ความสนใจมากได้รับการกำกับที่มีต่อการเสริมสร้างความชำนาญแขนเทียม / มือที่จะทำซ้ำอยู่ใกล้กับการเคลื่อนไหวของมนุษย์เหมือนช่องว่างที่สำคัญยังคงอยู่ในการปรับปรุงของผู้ใช้ ความสามารถในการควบคุมหุ่นยนต์มือในลักษณะที่ง่ายขึ้นและมีความน่าเชื่อถือ กลยุทธ์ปัจจุบันในการควบคุมอุปกรณ์เทียม myoelectric อาศัยเป็นหลักในการใช้ขั้วไฟฟ้าบนพื้นผิวที่วางอยู่บนผิวของขาที่เหลือในการบันทึกพื้นฐานกล้ามเนื้อแขนผิวเผิน สัญญาณนั้นจะถูกนำมาใช้ในการควบคุมขาเทียม (เช่นเปิด / ปิดหรือมือ pronate / ข้อมือ supinate) ในขณะที่สัญญาณ myoelectric พื้นผิวเหล่านี้ได้พิสูจน์แล้วว่าเพียงพอสำหรับการควบคุมการเคลื่อนไหวของเทียมขับเคลื่อนที่พวกเขามีข้อ จำกัด อย่างมีนัยสำคัญ (ชูลท์ซและ Kuiken 2011) แรกพื้นผิวของผิวตัวเองนำเสนอความท้าทายพื้นฐานในการบันทึกสัญญาณ EMG จากกล้ามเนื้อต้นแบบ ข้อ จำกัด เหล่านี้รวมถึง: (1) ความไวต่อสัญญาณรบกวนทางไฟฟ้าที่เกิดจากสภาพแวดล้อม (2) บันทึกกิจกรรมการไฟฟ้าจากกล้ามเนื้ออื่น ๆ ที่อยู่ติดกับขั้วไฟฟ้าจึงเรียกการกระทำที่ไม่ได้ตั้งใจ (3) การเคลื่อนไหวของขั้วไฟฟ้าบนพื้นผิวบนผิวโดยเฉพาะอย่างยิ่งกับ หมุนซ็อกเก็ตและ (4) เหงื่อของผิวเปลี่ยนความต้านทานไฟฟ้า (ฝาย et al., 2009) นอกจากนี้ขั้วไฟฟ้าบนพื้นผิวไม่อนุญาตให้มีการจับภาพพร้อมกันของกล้ามเนื้อตื้นและลึกหลายส่วนบุคคลของแขนในการควบคุมหลายองศาอิสระพร้อมกัน อุปกรณ์ myoelectric ปัจจุบันต้องการให้ผู้ใช้ควบคุมเทียมโดยใช้กล้ามเนื้อหดตัวที่ผิดปกติเช่นการทำสัญญากล้ามเนื้อข้อมือยืดเพื่อส่งสัญญาณข้อมือเทียมเพื่อ supinate แล้วใช้ที่หดตัวเดียวกันเพื่อส่งสัญญาณมือเพื่อเปิด นอกจากนี้พวกเขาจะถูก จำกัด ในความสามารถของพวกเขาในการควบคุมเพียงหนึ่งระดับของเสรีภาพในเวลาเพื่อให้ผู้ใช้มีให้เลือกระหว่างการหมุนข้อมือและการเปิดมือและไม่สามารถที่จะทำกิจกรรมเหล่านี้ไปพร้อม ๆ กันส่งผลให้ไม่ใช่งานง่าย, การจัดการร่วมกันตามลำดับเทียม มากกว่าการใช้งานง่ายควบคุมพร้อมกัน ชำนาญ จำกัด ของการควบคุมมักจะอ้างเป็นเหตุผลหลักในการละทิ้งของขาเทียม myoelectric (แอตกินส์ et al., 1996) ด้วยเหตุผลเหล่านี้พิการจำนวนมากในประเทศสหรัฐอเมริกาชอบที่จะใช้ "ร่างกายขับเคลื่อน" ขาเทียมควบคุมโดยเทียมและสาย - เทคโนโลยีที่ถูกพัฒนาขึ้นครั้งแรกในยุค 1860 ได้.

Implantable myoelectric เซนเซอร์ (IMES®) ระบบที่พัฒนาโดย อัลเฟรดแมนน์มูลนิธิเป็นทางเลือกที่มีศักยภาพในการพื้นผิวสำหรับการควบคุมกล้ามเนื้อเทียม IMES®มีขนาดเล็ก, ลวดทรงกระบอก (ยาว 16 มิลลิเมตรและ 2.5 มม) ความสามารถในการตรวจสอบและส่งข้อมูลแบบไร้สาย EMG (รูป. 1A) ความสามารถในการวางขั้วไฟฟ้าเหล่านี้ได้โดยตรงภายในกล้ามเนื้อแขนขาที่เหลือมากกว่าบนพื้นผิวของผิวอาจให้ประโยชน์จำนวนมากรวมถึงสัญญาณที่แข็งแกร่งและเชื่อถือได้มากขึ้นที่ไม่เปลี่ยนแปลงกับการวางตำแหน่งแขนหมุนซ็อกเก็ตหรือเหงื่อออก ความสำคัญเท่าเทียมกัน, ขั้วไฟฟ้าเหล่านี้นำเสนอความเป็นไปได้ของการบันทึกจากกล้ามเนื้อตื้นและลึกของแต่ละบุคคลไปพร้อม ๆ กันการอนุญาตให้การควบคุมที่ใช้งานง่ายมากขึ้นของอวัยวะหลายองศาของเสรีภาพโดยการให้สัญญาณเพิ่มเติมจากกล้ามเนื้อที่มีความรับผิดชอบสำหรับมือและข้อมือเคลื่อนไหวก่อนที่จะมีการตัดแขนขาที่ และการมีเพศสัมพันธ์ให้พวกเขาฟังก์ชั่นเทียมเดียวกัน (เช่นขั้วในกล้ามเนื้อ Supinator ถูกนำมาใช้ในการควบคุม supi ข้อมือเทียม