INTRODUCTIONFunctional electrical s

INTRODUCTION
Functional electrical stimulation (FES) can been used to provide walking in paraplegic patients. Improvement of these neural prostheses can be approached from several perspectives. Cosmesis and patient acceptance of the neural prosthesis can be addressed through the implantation of electrodes and stimulator. The use of multiple channels of muscle stimulation not only minimizes the requirement for external bracing, enhancing cosmesis, but also increases the patient's functional capabilities. The functional capability of the neural prosthesis can also be addressed through more effective use of stimulation.


The work presented here is part of a larger effort to explore how the effective use of stimulation can enhance neural prostheses for gait. The effective use muscle stimulation means tailoring the stimulation to each particular patient and activity. The muscle stimulation also requires adjustment to accommodate varying physiological and environmental conditions.



In many existing FES gait systems, the stimulus pulse width and frequency is modulated for each muscle channel to produce the desired gait. The stimulus pattern is based upon the muscle activity of normal gait and tailored to an individual patient by trial and error. This fixed stimulation pattern is then repeated each gait cycle, or walking stride, at the command of the patient [l]. The quality of gait is constrained not only by the limited strength of electrically stimulated muscle, but also by the limited precision in specifying muscle activation levels and timing to accommodate physiological and environmental variables. The sensitivity of paralyzed muscle to stimulation varies due to uscle length, short-term muscle fatigue, daily physiological changes and long-term muscle conditioning. Outside a closely monitored laboratory setting, the environment contains varying surface textures, slopes, obstacles and unexpected disturbances. One method to accommodate for these physiological and environmental variables is to adapt or modify the muscle stimulation in response to changes detected in the gait.


Feedback control systems for FES walking must take into consideration muscle latencies and the timescale of the desired gait. The time delay between stimulation and muscle force production (100-300 msec) may be long compared to the time spent in certain limb postures during gait [2]. By thC time the effect of the stimulation can be observed, it is too late to modify the it; the stimulation for future motions is already being sent. For this reason, the control system under development operates at the slower timescale of the gait cycle. This next-step, or cycle-to-cycle controller modifies the stimulation pattern for future gait cycles depending upon observations of the previous gait cycles.




In order to evaluate the quality of gait, the cycle-to-cycle controller requires, as a minimum, the knowledge of when each gait cycle begins and ends. Control parameters, or measures of the quality of gait, can then be compared to desired values, at certain times during the gait cycle. Traditional feedback controllers [3]or derived measures of the quality of gait over the past steps can be used to determine stimulation pattern modifications for the next cycle. For more precise evaluation of the gait, the timing of several gait phases is needed. The transition between each phase is a gait event. Detecting the times of the gait events is equivalent to determining the timing of the gait phases.

In this paper a gait event detector for use with FES walking is presented. The detector is comprised of two levels. The lower level is based upon a fuzzy logic phase of gait classifier [4, 51. The upper level consists of innovative supervisory rules that improve the performance of the gait event detector and determine the times when the gait events occurred. This multi-level gait event detector is implemented in real time. The accuracy of event detection is quantified for two paraplegic FES patients. An innovative aspect of this work is the demonstration that gait event detection can be performed in real time. The performance of the detector over time is further analyzed for one patient.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

แนะนำสามารถกระตุ้นไฟฟ้าทำงาน (เฟส) ถูกใช้เพื่อให้การเดินในผู้ป่วย paraplegic ปรับปรุง prostheses ประสาทเหล่านี้สามารถถูกทาบทามจากหลายมุมมอง Cosmesis และยอมรับผู้ป่วยกายอุปกรณ์ประสาทสามารถส่งผ่านฤทธิ์หุงตและเครื่องกระตุ้น การใช้หลายช่องทางของการกระตุ้นกล้ามเนื้อไม่เพียงช่วยลดความต้องการภายนอก bracing เพิ่ม cosmesis แต่ยัง เพิ่มความสามารถในการทำงานของผู้ป่วย ความสามารถในการทำงานของกายอุปกรณ์ประสาทสามารถส่งผ่านการกระตุ้นการใช้มีประสิทธิภาพมากขึ้นงานนำเสนอที่นี่เป็นส่วนหนึ่งของแรงใหญ่ในการสำรวจวิธีการกระตุ้นการใช้มีประสิทธิภาพสามารถเพิ่ม prostheses ประสาทสำหรับเดิน กระตุ้นกล้ามเนื้อมีผลบังคับใช้หมายถึง ปรับปรุงการกระตุ้นผู้ป่วยโดยเฉพาะและกิจกรรมแต่ละ กระตุ้นกล้ามเนื้อยังต้องปรับปรุงเพื่อรองรับสภาพสรีรวิทยา และสิ่งแวดล้อมที่แตกต่างกันในหลายระบบที่มีอยู่ในเฟสเดิน ความกว้างพัลส์กระตุ้นและความถี่เป็นสันทัดสำหรับกล้ามเนื้อแต่ละสถานีผลิตเดียวต้อง รูปแบบการกระตุ้นตามกิจกรรมที่กล้ามเนื้อของการเดินปกติ และเหมาะกับผู้ป่วยแต่ละตัว โดยการลองผิดลองถูก รูปนี้คงกระตุ้นได้ แล้วซ้ำแต่ละรอบการเดิน หรือเดินก้าว ที่คำสั่งของผู้ป่วย [l] คุณภาพของการเดินมีจำกัดไม่เพียงแต่ โดยจำกัดความแข็งแรงของกล้ามเนื้อนวดขาวกระตุ้น แต่ โดยความแม่นยำในการระบุระดับกล้ามเนื้อเปิดใช้งาน และกำหนดเวลาเพื่อรองรับตัวแปรสรีรวิทยา และสิ่งแวดล้อมจำกัด ความไวของกล้ามเนื้ออัมพาตเพื่อกระตุ้น uscle ยาว ระยะสั้นกล้ามเนื้อล้า เปลี่ยนแปลงสรีรวิทยาทุกวัน และระยะยาวปรับกล้ามเนื้อแตกต่างกันไป นอกที่ตั้งห้องปฏิบัติการตรวจสอบอย่างใกล้ชิด สภาพแวดล้อมที่ประกอบด้วยพื้นผิวพื้นผิวที่แตกต่างกัน ลาด อุปสรรค และสิ่งรบกวนที่ไม่คาดคิด วิธีการหนึ่งเพื่อรองรับสำหรับตัวแปรเหล่านี้สรีรวิทยา และสิ่งแวดล้อมคือการ ปรับ หรือปรับเปลี่ยนการกระตุ้นกล้ามเนื้อตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงที่ตรวจพบในการเดินระบบควบคุมผลป้อนกลับสำหรับเฟสเดินต้องพิจารณาพิจารณากล้ามเนื้อเวลาแฝงและสเกลเดียวต้อง หน่วงเวลาระหว่างการกระตุ้นและการผลิตกำลังกล้ามเนื้อ (100-300 มิลลิวินาที) อาจจะยาวเมื่อเทียบกับช่วงเวลาในบางท่าที่ขาในระหว่างการเดิน [2] โดยสามารถสังเกตผลของการกระตุ้นเวลา thC มันจะสายเกินไปแก้ไขได้ กระตุ้นการเคลื่อนไหวในอนาคตจะถูกส่งไปแล้ว ด้วยเหตุนี้ ระบบควบคุมพัฒนาทำงานที่สเกลของรอบการเดินช้าลง ควบคุมขั้น ตอนถัดไป หรือวงจรวงจรนี้ปรับเปลี่ยนรูปแบบการกระตุ้นสำหรับรอบการเดินในอนาคตขึ้นอยู่กับข้อสังเกตของรอบเดินก่อนหน้าเพื่อประเมินคุณภาพของเดิน ควบคุมวงจรวงจรต้องการ อย่างน้อยที่สุด ความรู้ด้านเมื่อแต่ละรอบการเดินเริ่มต้น และสิ้นสุด พารามิเตอร์การควบคุม หรือวัดคุณภาพของเดิน สามารถแล้วเปรียบเทียบกับค่าที่ระบุ ในบางช่วงเวลาในระหว่างวงจรการเดิน ตัวควบคุมผลป้อนกลับแบบดั้งเดิม [3] หรือมาวัดคุณภาพของการเดินที่ผ่านขั้นตอนที่สามารถใช้เพื่อกำหนดกระตุ้นรูปแบบปรับเปลี่ยนในรอบถัดไป ประเมินผลที่ชัดเจนยิ่งขึ้นของการเดิน ระยะเวลาของระยะการเดินต่าง ๆ ต้อง การเปลี่ยนแปลงระหว่างแต่ละขั้นตอนเป็นงานเดิน ตรวจสอบเวลาของเหตุการณ์เดินได้เท่ากับกำหนดเวลาของระยะการเดินเครื่องตรวจจับเหตุการณ์เดินใช้เฟสเดินถูกนำเสนอในเอกสารนี้ ประกอบด้วยเครื่องตรวจจับระดับสอง ระดับล่างตามระยะตรรกศาสตร์ของ classifier เดิน [4, 51 ด้านบนประกอบด้วยกฎประกาศนวัตกรรมที่เพิ่มประสิทธิภาพของเครื่องตรวจจับเหตุการณ์เดิน และกำหนดเวลาเมื่อเกิดเหตุการณ์เดิน เครื่องตรวจจับเหตุการณ์เดินหลายระดับนี้ใช้ในเวลาจริง ความถูกต้องของการตรวจสอบเหตุการณ์จะ quantified เฟสสอง paraplegic ดูแลผู้ป่วย ข้อมูลด้านนวัตกรรมของงานนี้เป็นการสาธิตที่สามารถดำเนินการตรวจสอบเหตุการณ์การเดินในเวลาจริง เพิ่มเติมมีวิเคราะห์ประสิทธิภาพของเครื่องตรวจจับเวลาสำหรับผู้ป่วยหนึ่ง

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

บทนำการกระตุ้นด้วยไฟฟ้าการทำงาน (FES) สามารถนำมาใช้เพื่อให้การเดินในผู้ป่วยที่เป็นโรคอัมพาตขา
ปรับปรุงขาเทียมประสาทเหล่านี้สามารถได้รับการทาบทามจากหลายมุมมอง cosmesis และการยอมรับของผู้ป่วยประสาทเทียมสามารถ addressed ผ่านการฝังของขั้วไฟฟ้าและกระตุ้น การใช้หลายช่องทางของการกระตุ้นกล้ามเนื้อไม่เพียง แต่ช่วยลดความต้องการสำหรับค้ำยันภายนอกเพิ่ม cosmesis แต่ยังเพิ่มความสามารถของผู้ป่วยการทำงาน ความสามารถในการทำงานของระบบประสาทเทียมยังสามารถได้รับการแก้ไขผ่านการใช้งานมีประสิทธิภาพมากขึ้นของการกระตุ้น. งานนำเสนอที่นี่เป็นส่วนหนึ่งของความพยายามขนาดใหญ่เพื่อศึกษาวิธีการใช้อย่างมีประสิทธิภาพของการกระตุ้นสามารถเพิ่มขาเทียมประสาทสำหรับการเดิน การกระตุ้นกล้ามเนื้อใช้อย่างมีประสิทธิภาพหมายถึงการตัดเย็บการกระตุ้นให้กับผู้ป่วยแต่ละคนโดยเฉพาะและกิจกรรม การกระตุ้นกล้ามเนื้อยังต้องมีการปรับตัวเพื่อรองรับการที่แตกต่างกันสภาพร่างกายและสิ่งแวดล้อม. ในหลาย FES ระบบการเดินที่มีอยู่ที่ความกว้างของคลื่นกระตุ้นและปรับความถี่สำหรับแต่ละช่องของกล้ามเนื้อในการผลิตการเดินที่ต้องการ รูปแบบการกระตุ้นเศรษฐกิจจะขึ้นอยู่กับกิจกรรมของกล้ามเนื้อของการเดินปกติและปรับให้เหมาะสมกับผู้ป่วยแต่ละรายโดยการทดลองและข้อผิดพลาด รูปแบบนี้คงกระตุ้นซ้ำแล้วแต่ละรอบเดินหรือเดินก้าวที่คำสั่งของผู้ป่วย [L] คุณภาพของการเดินที่ถูก จำกัด โดยไม่เพียง แต่ความแข็งแรงของกล้ามเนื้อจำนวน จำกัด กระตุ้นไฟฟ้า แต่ยังมีความแม่นยำในการระบุ จำกัด ระดับการกระตุ้นกล้ามเนื้อและระยะเวลาที่จะรองรับตัวแปรทางสรีรวิทยาและสิ่งแวดล้อม ความไวของกล้ามเนื้อเป็นอัมพาตการกระตุ้นจะแตกต่างกันเนื่องจากความยาว uscle ความเมื่อยล้าของกล้ามเนื้อในระยะสั้นการเปลี่ยนแปลงทางสรีรวิทยาในชีวิตประจำวันของกล้ามเนื้อและเครื่องในระยะยาว การตั้งค่าที่อยู่นอกห้องปฏิบัติการตรวจสอบอย่างใกล้ชิดที่มีสภาพแวดล้อมที่แตกต่างกันพื้นผิวพื้นผิวลาดอุปสรรคและกับระเบิดที่ไม่คาดคิด วิธีการหนึ่งที่จะรองรับทั้งตัวแปรทางสรีรวิทยาและสิ่งแวดล้อมคือการปรับตัวหรือปรับเปลี่ยนกระตุ้นกล้ามเนื้อในการตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงที่พบในการเดิน. ระบบการควบคุมข้อเสนอแนะสำหรับการเดิน FES ต้องคำนึงถึงศักยภาพของกล้ามเนื้อและระยะเวลาของการเดินที่ต้องการ ความล่าช้าเวลาระหว่างการกระตุ้นและการผลิตแรงของกล้ามเนื้อ (100-300 มิลลิวินาที) อาจจะนานในการเทียบเวลาที่ใช้ในท่าขาบางอย่างในระหว่างการเดิน [2] ตามเวลา THC ผลของการกระตุ้นที่สามารถสังเกตได้ก็สายเกินไปที่จะแก้ไขมัน กระตุ้นสำหรับการเคลื่อนไหวในอนาคตอยู่แล้วจะถูกส่ง ด้วยเหตุนี้ระบบการควบคุมภายใต้การพัฒนาทำงานที่ช้าลงระยะเวลาของวงจรการเดิน ขั้นตอนนี้ต่อไปหรือรอบต่อวงจรควบคุมการปรับเปลี่ยนรูปแบบการกระตุ้นรอบเดินในอนาคตขึ้นอยู่กับข้อสังเกตของรอบเดินก่อนหน้านี้. เพื่อที่จะประเมินคุณภาพของการเดินที่ควบคุมวงจรการต่อวงจรต้องเป็นอย่างน้อย ความรู้เมื่อแต่ละรอบการเดินเริ่มต้นและสิ้นสุด ตัวแปรควบคุมหรือมาตรการของคุณภาพของการเดินที่สามารถนำมาเปรียบเทียบกับค่าที่ต้องการในบางช่วงเวลาในระหว่างรอบการเดิน ควบคุมการตอบรับแบบดั้งเดิม [3] หรือมาตรการที่ได้มาจากคุณภาพของการเดินในช่วงขั้นตอนที่ผ่านมาสามารถใช้ในการตรวจสอบการปรับเปลี่ยนรูปแบบการกระตุ้นสำหรับรอบถัดไป สำหรับการประเมินผลที่แม่นยำยิ่งขึ้นของการเดินระยะเวลาของขั้นตอนการเดินหลายเป็นสิ่งจำเป็น การเปลี่ยนแปลงระหว่างแต่ละขั้นตอนเป็นเหตุการณ์การเดิน การตรวจสอบเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นช่วงเวลาของการเดินที่เทียบเท่ากับการกำหนดระยะเวลาของขั้นตอนการเดินที่. ในกระดาษนี้เครื่องตรวจจับเหตุการณ์การเดินสำหรับการใช้งานกับการเดิน FES จะนำเสนอ เครื่องตรวจจับประกอบด้วยสองระดับ ระดับที่ต่ำกว่าจะขึ้นอยู่กับขั้นตอนตรรกะคลุมเครือของลักษณนามเดิน [4, 51 ชั้นบนประกอบด้วยการกำกับดูแลกฎระเบียบใหม่ที่ปรับปรุงประสิทธิภาพการทำงานของเครื่องตรวจจับเหตุการณ์การเดินและกำหนดเวลาที่เหตุการณ์ที่เกิดขึ้นการเดิน เครื่องตรวจจับเหตุการณ์นี้เดินหลายระดับจะดำเนินการในเวลาจริง ความถูกต้องของการตรวจสอบเหตุการณ์วัดสองผู้ป่วยที่เป็นโรคอัมพาตขา FES ด้านนวัตกรรมของงานนี้คือการสาธิตที่ตรวจสอบเหตุการณ์การเดินสามารถดำเนินการได้ในเวลาจริง ประสิทธิภาพการทำงานของเครื่องตรวจจับในช่วงเวลาที่มีการวิเคราะห์ต่อไปสำหรับผู้ป่วยรายหนึ่ง

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

บทนำ
เครื่องกระตุ้นไฟฟ้า ( เฟส ) จะถูกใช้เพื่อให้เดินในผู้ป่วยพิการ การปรับปรุงประสาทเทียมเหล่านี้สามารถเข้าหาจากหลายๆมุมมอง ความสวยงาม และการยอมรับของผู้ป่วยประสาทเทียมสามารถ addressed โดยฝังขั้วไฟฟ้าและกระตุ้น .การใช้หลายช่องทางของการกระตุ้นกล้ามเนื้อไม่เพียง แต่ช่วยลดความต้องการภายนอกกาย เพิ่มความสวยงาม แต่ยังเพิ่มความสามารถในการทำงานของคนไข้ ความสามารถในการทำงานของอวัยวะประสาทสามารถ addressed ผ่านการใช้งานมีประสิทธิภาพมากขึ้นของการกระตุ้น

.ผลงานนี้เป็นส่วนหนึ่งของความพยายามที่มีขนาดใหญ่ในการสำรวจวิธีการที่ใช้ประสิทธิภาพของการกระตุ้นสามารถเพิ่มประสาทเทียมสำหรับการเดิน การใช้งานที่มีประสิทธิภาพของกล้ามเนื้อกระตุ้นการกระตุ้นกิจกรรม หมายถึง การตัดเย็บโดยเฉพาะผู้ป่วยแต่ละและ . กล้ามเนื้อการกระตุ้นยังต้องมีการปรับตัวเพื่อรองรับการแปรรูปและสภาพสิ่งแวดล้อม



หลายที่มีอยู่เฟสการเดินระบบกระตุ้นชีพจรความกว้างและความถี่สำหรับแต่ละช่องยังกล้ามเนื้อเพื่อผลิตที่ต้องการ การเดิน กระตุ้นแบบแผนตามกล้ามเนื้อกิจกรรมการเดินปกติและปรับให้เหมาะสมกับผู้ป่วยแต่ละราย โดยการทดลองและข้อผิดพลาด นี้คงเป็นลาย แล้วกระตุ้นซ้ำแต่ละก้าวเดินวงจรหรือก้าวที่คำสั่งของผู้ป่วย [ L ]คุณภาพของการเดินเป็นข้อ จำกัด ไม่เพียง แต่ด้วยแรงของไฟฟ้า จำกัด กระตุ้นกล้ามเนื้อ แต่ยังโดยความแม่นยำในการ จำกัด การเปิดใช้งานกล้ามเนื้อระดับและระยะเวลาที่จะรองรับตัวแปรทางสรีรวิทยาและสิ่งแวดล้อม ความไวของอัมพาตกล้ามเนื้อกระตุ้นแตกต่างกันไปเนื่องจากความยาว uscle , ความเมื่อยล้ากล้ามเนื้อระยะสั้นการเปลี่ยนแปลงทางสรีรวิทยาทุกวันและปรับกล้ามเนื้อในระยะยาว ภายนอกอย่างใกล้ชิดการตั้งค่าห้องปฏิบัติการสิ่งแวดล้อม มีพื้นผิวที่แตกต่างกัน พื้นผิวลาด , อุปสรรคและความวุ่นวายที่ไม่คาดคิด วิธีหนึ่งที่จะรองรับตัวแปรด้านสิ่งแวดล้อมเหล่านี้จะปรับตัวหรือปรับเปลี่ยนการกระตุ้นกล้ามเนื้อในการตอบสนองการเปลี่ยนแปลงที่พบในการเดิน

.ระบบควบคุมป้อนกลับสำหรับเฟสเดินต้องพิจารณาศักยภาพของกล้ามเนื้อและเวลาที่ต้องการการเดิน การหน่วงเวลาระหว่างการกระตุ้นกล้ามเนื้อและการผลิตบังคับ ( 100-300 มิลลิวินาที ) อาจจะยาวเมื่อเทียบกับเวลาที่ใช้ในท่าแขนบางอย่างในระหว่างการเดิน [ 2 ] โดยโครงสร้างเวลา ผลของการกระตุ้นสามารถสังเกตได้ มันก็สายเกินไปที่จะแก้ไขมัน