Name: 후 스트로크 균형 재활을위한 신경 근육 전기 자극 시스템과 저가 센서를 통합하는 인간 - 기계 인터페이스 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-04-12T13:00:00.000+00:00
Duration: 11 min 6 s
Description: 학습하세요 저비용 센서와 NMES를 활용한 후 스트로크 균형 재활 인간-기계 인터페이스 구축 방법. MoBI 장비, 안구추적, 다중 센서 데이터 수집을 통해 뇌졸중 환자의 시각운동 균형 치료를 지원하는 비용 효율적인 재활 시스템을 개발합니다.

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CEFIPRA의 우산 아래, CNRS, INRIA 및 DST에서 지원 ICST, - 공동의 컨텍스트 내에서 수행 연구는 정보 통신 과학 기술에 프로그램을 대상으로. 저자는 실험 장치의 개발 방향, 학생, 특히 Rahima Sidiboulenouar, Rishabh 인스 Sehgal 및 Gorish 가르 왈의 지원을 인정하고 싶습니다.

참고 : HMI 소프트웨어 파이프 라인이 자유롭게 사용할 수있는 오픈 소스 소프트웨어를 기반으로하고 기성 저렴한 비용으로 비디오 게임 센서 (자세한 사용할 수에서 개발되었다 https://team.inria.fr/nphys4nrehab/software/ 및 HTTPS를 : //github.com/NeuroPhys4NeuroRehab/JoVE). 를 HMI 소프트웨어 파이프 라인은 visuomotor 균형 요법 (VBT) (8)에 대한 VR 기반 게임 플랫폼에서 수정 된 기능 범위 작업 (mFRT) 21시 데이터 수집을 위해 제공됩니다. 도 2a는 시선 기능은 VR의 시각적 피드백이 따라 사용자 정의 할 수 있도록 뇌졸중 후 잔여 기능의 정량화를 위해 오프라인 추출 진단 안구 추적기 설정을 보여줍니다. 도 2b는 VBT위한 실험 구성도이다. <img alt="그림 2" src="/files/ftp_upload/52394/52394fig2.jpg" /> 그림 2 : ( <str옹&gt; a)는 뇌졸중 후 추적 눈 운동의 평가를위한 인간 - 기계 인터페이스의 도식. (b)는 소프트웨어 인터페이스 졸중 신물질에 대한 신경 근육 전기 자극 장치 (신물질) 감각 전기 자극 (SES) 모바일 머리 / 신체 촬상 데이터를 기록하는 생체 신호 센서 및 모션 캡쳐를 통합하는 인간 - 기계 인터페이스의 회로도 / visuomotor 균형 치료를 SES는 보조. 신물질 : 신경 근육 전기 자극, SES : 감각 전기 자극, EMG : 근전도, 뇌파 : 뇌파, EOG : Electrooculogram, 동아리 : 압력의 센터, PC : 개인용 컴퓨터. 8 및 37에서 재현. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52394/52394fig2large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a> VBT 동안 모바일 두뇌 / 바디 이미징 1. 소프트웨어 설치 <ol><li> 모션 캡에 대한 드라이버를 설치합니다진짜야 (https://code.google.com/p/labstreaminglayer/wiki/KinectMocap에서 제공하는 설치 절차) <ol><li> 다운로드 http://go.microsoft.com/fwlink/?LinkId=253187에서 키 넥트 런타임을 설치 (모션 캡쳐 센서는 컴퓨터의 USB 포트 중 하나에 연결되어서는 안된다). </li><li> 인터페이스 케이블을 통해 USB 포트에 전원이 공급되는 모션 캡쳐 센서를 연결합니다. 드라이버가 자동으로로드됩니다. </li></ol></li><li> 눈 추적기 센서에 대한 설치 드라이버 (제공 설치 절차 <a href="http://github.com/esdalmaijer/EyeTribe-Toolbox-for-Matlab">http://github.com/esdalmaijer/EyeTribe-Toolbox-for-Matlab</a> ) <ol><li> , http://theeyetribe.com에서 소프트웨어를 다운로드 응용 프로그램을 시작하고 소프트웨어를 설치하는 응용 프로그램을 실행 (아이 트래커 센서는 컴퓨터의 USB 포트 중 하나에 연결되어서는 안된다). </li><li> 전원이 켜진 눈 추적기 센서에 연결하고 드라이버가 자동으로로드됩니다. </li></ol></li><li> 이달밸런스 보드에 대한 모든 드라이버 ((에 http://www.colorado.edu/intphys/neuromechanics/cu_wii.html에서 제공하는 설치 절차를 제공하는 설치 절차) <ol><li> 다운로드 http://www.colorado.edu/intphys/neuromechanics/CU_WiiBB.zip에서 CU_WiiBB.zip를 추출 </li><li> 마이크로 소프트 윈도우 운영 체제의 표준 프로그램 파일 디렉토리에 WiiLab 폴더를 복사합니다. </li><li> 프로그램 파일 디렉토리에 WiiLab 폴더를 열고 관리자로 밸런스 보드를 설치하는 InstallWiiLab.bat 파일을 실행합니다. </li></ol></li><li> (http://openvibe.inria.fr/how-to-connect-emotiv-epoc-with-openvibe/에서 제공하는 설치 절차) EEG / EOG에 대한 드라이버를 설치합니다 <ol><li> 다운로드 http://www.emotiv.com/apps/sdk/209/에서 이모 티브 SDK를 설치 </li><li> 다운로드 및 분산 멀티 자체에 대한 https://code.google.com/p/labstreaminglayer/downloads/detail?name=OVAS-withLSL-0.14.3-3350-svn.zip에서 labstreaminglayer (LSL)와 OpenViBE 수집 서버를 설치nsor 신호 전송, 시간 동기화 및 데이터 수집 시스템 (https://code.google.com/p/labstreaminglayer/에 제공된 설치 절차). </li></ol></li><li> 상업 신물질 자극기 (http://www.vivaltis.com/gammes/phenix/phenix-usb-neo-50-554-1.html#content에서 세부 사항)에 대한 드라이버를 설치합니다. </li></ol> 2. 저가 모바일 두뇌 / 바디 이미징 (MOBI)에 대한 센서 배치 : 오픈 소스 HMI 소프트웨어 파이프 라인 제공 모바일 두뇌 / 바디 이미지 저비용 오프 - 더 - 선반 센서 (그림 2B)와 (MOBI) 19 어떤 수 기타 민첩성 훈련 프로그램에 대한 적응 될 수있다. <ol><li> MOBI에 대한 시각적 피드백 : <ol><li> 방 일단 시각적 바이오 피드백을 표시하는 투사 스크린을 획득함으로써 시작한다 (피사체 0.6 m의 거리를 권장). </li><li> 화면의 중심이 피사체의 눈높이에 될 수 있도록 높이를 조정합니다. </li></ol></li><li> MOBI을위한 모션 캡쳐 : <ol><li> 모션 캘리포니아 배치프로젝션 스크린 앞의 센서 pture 및 모션 캡쳐 볼륨 그것을 목표로한다. </li><li> 모션 캡쳐 볼륨은 1.5 m 모션 캡쳐 센서 앞에 m 2.5임을 확인한다. </li></ol></li><li> MOBI에 대한 보드 배치를 균형 : <ol><li> 약 2.0 m 거리에 모션 캡쳐 센서, 바닥에 밸런스 보드를 놓습니다. </li><li> (수정 기능 범위 작업 (21) 동안 즉,) 전신 운동을 보장하기 위해 밸런스 보드 주변에 충분한 공간을 확보합니다. </li></ol></li><li> MOBI에 대한 EEG / EMG / EOG 센서 배치 <ol><li> 모션 캡처에 직면 의자에와 밸런스 보드에 자신의 발에 앉아 주제를 요청합니다. </li><li> (신물질 / SES)는 피사체의 내측 비복근 (MG)과 전 경골근 (TA) 근육에 양자 전극 기록 (EMG) 정액 자극을 놓습니다. 그 후, 무선 전기 자극기 (신물질 / SES) 시스템에 연결합니다. </li><li> 주제에 뇌파​​ (EEG) 캡을 배치20 시스템 - 국제 (10) 다음의 헤드. 그런 다음, -Fz, C3, CZ, C4, P3, 년 Pz, P4, PO7, 오즈, PO8에 도전성 페이스트와 EEG 전극을 배치 - 무선 EEG 헤드셋에 연결하기 전에. </li><li> 상기 전도성 페이스트 및 수직 EOG에 대한 눈 하나 아래 두 EEG 전극을 놓고 수평 EOG 각 눈의 바깥 쪽 눈구석에 도전성 페이스트와 두 개의 전극을 넣어. (참고 : 경우에 아이 트래커 센서는 양자 EOG는 뇌졸중 후 대상에서 바람직하다 사용하지 않습니다). </li><li> 기준 전극으로 귓불에 두 EEG 전극을 배치합니다. </li></ol></li></ol> 후 뇌졸중 추적 눈 운동 3. 아이 트래커 기반 평가 <ol><li> 턱의 높이 조절 턱 받침대에 편안하게 휴식에 앉아 주제를 요청합니다. 그 후, 눈은 대략 컴퓨터 모니터 (도 2a)의 중심에 대향되도록 편리 높이 컴퓨터 모니터를 올린다. </li><li> 눈 추적기 연구를 배치<html> 씼어 50 턱 받침대에서 cm 똑바로 시각적 단서의 컴퓨터 모니터를보고 제목을 부탁드립니다. </li><li> 눈 추적기 센서를 교정 할 수있는 &#39;SmartEye&#39;폴더에 EyeTribeWinUI.exe를 실행합니다. 주제는 대략 2 초마다 PC 모니터에 다양한 표적을보고하라는 메시지가 표시됩니다. 일반적인 사용자 교정 절차를 완료하는 데 약 20 초 걸립니다. 제 (X, Y)을 따라 시선 점의 좌표는 보정 대상 다른 큐에 대해 기록된다. </li><li> SmartEye 폴더에 실행 &#39;Visual_Stimulus.exe&#39;는 가상 현실 기반 인터페이스를 실행합니다. 이어서 가상 현실 기반의 작업과 동기화 된 피험자의 시선 데이터를 획득 할 수있는 &#39;SmartEye&#39;폴더에 존재하는 &#39;SmartEye.exe&#39;프로그램을 실행합니다. 이 데이터는 이후 스트로크 추적 안구 운동의 평가를 위해 사용된다. </li></ol>2394fig3.jpg &quot;/&gt; 도 3 (a) 의지 적 visuomotor 밸런스 치료 동안 큐 목표로 구동 될 필요가 압력 (COP)의 중심을 나타내는 커서 (b) Visuomotor 밸런스 치료 프로토콜을 피사체에 의해 구동되는 주변 타겟 컴퓨터 커서 조종 곳 의지 적 경찰 여행을 생성합니다. 재설정은 신경 근육 전기 자극 (신물질) 및 감각 전기 자극 (SES), (c)는 시각 큐 visuomotor 균형 치료를위한 실험 설치를 지원 할 수있다. 8 및 37에서 재현. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52394/52394fig3large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a> 4. 신물질 / MOBI에서 Visuomotor 밸런스 치료 (VBT) SES를 이용한 <ol><li> (인터넷을 눈 추적기를 연결하고 시각적 피드백 컴퓨터에 보드 센서의 균형을gure 2). <ol><li> 눈 추적기 센서는 컴퓨터에 연결, 전원이 켜져 있는지 확인하고, 완전히 부팅있다. &#39;EyeTribe의 SERVER.EXE&#39;와 &#39;EyeTribeWinUI.exe&#39;사용할 수있는 &#39;VBT&#39;폴더에서 시작 (단계를 참조 1.3). </li><li> 밸런스 보드 센서는 전원이 켜져 있는지 확인합니다. 그런 다음, 메뉴에서 원격 검색 할 수 있도록하기 위해 밸런스 보드 센서에있는 버튼을 누릅니다. 그런 다음, 시스템의 작업 표시 줄의 표시 또는 숨기기 아이콘을 클릭하고 블루투스 장치 아이콘을 클릭합니다. 그런 다음 &#39;장치 추가&#39;옵션을 클릭하고 시각적 피드백을 컴퓨터에 코드를 사용하지 않고 블루투스 장치로 밸런스 보드 센서를 페어링합니다. 밸런스 보드 센서가 시각적 피드백을 컴퓨터에 연결되면, &#39;VBT&#39;폴더를 열고 Matlab- 밸런스 보드 센서 인터페이스를 설정하기 위해 WiiBBinterface.m 파일을 실행 (단계를 참조 1.6). </li><li> 모션 캡쳐 센서가 컴퓨터에하고 있음을 연결, 전원이 켜져 있는지 확인완전히 (전면에 녹색 LED가) 부팅. LSL 폴더를 열고 모션 캡쳐 센서 데이터의 스트리밍을 시작하기 &#39;모션 캡처&#39;소프트웨어를 시작 (1.6 단계 참조). </li><li> 뇌파 / EOG 데이터 수집 시스템의 전원이 켜져 있는지 확인하십시오. 그 후, LSL 폴더에서 사용할 수있는 openvibe 수집 서버 - withlsl.cmd을 더블 클릭 (1.6 단계 참조). 메뉴에서 각각의 센서 하드웨어 (즉, &#39;이모 티브 EPOC&#39;)를 선택하고 필요한 경우 &#39;드라이버 등록 정보&#39;를 클릭하여, 모듈을 구성합니다. 그런 다음, &#39;연결&#39;을 클릭 한 다음 수집 서버를 시작하는 &#39;재생&#39;을 클릭합니다. </li></ol></li><li> VBT의 센서를 보정 <ol><li> (필요한 경우, 부분적인 체중 지원) 안전 장치와 밸런스 보드에 서 될 수 후 스트로크를 요청합니다. </li><li> 임상 관찰에 따라 똑바로 서에 필요한 최소 기준 신물질 레벨 (펄스 폭 및 전류 레벨)을 설정 (예 :.,제로 체중지지) 22. 최소 기준 신물질 레벨을 설정 한 20 Hz에서 자극의 주파수를 설정하고 직립 얻을 때까지 펄스 폭 및 / 또는 전류 레벨을 증가시킬 수있다. 여기서, 무릎의 신전 신물질이 무릎 좌굴을 방지하기에 충분한 토크를 생성 할 필요가있다. </li><li> COM 및 CoP의 위치에 영향을 미치는 다양한 범위의 움직임을 수행하기 위해 주제를 물어보십시오. </li><li> 피사체 다양한자가 개시 최대 도달 질량 중심에 영향을 상이한 방향으로 이동 (COM)과 압력의 중심을 수행하면서 다중 센서 교정 데이터를 수집하기 위해 &#39;DataCollect&#39;폴더에 &#39;CalibSensors.m&#39;프로그램 가능을 실행 시각적 피드백에 (COP) 위치. </li></ol></li></ol> VBT 동안 저가 센서 5. 멀티 센서 데이터 수집 (그림 2B) <ol><li> 기준 휴식을 수집하는 &#39;DataCollect&#39;폴더에 &#39;CollectBaseline.m&#39;프로그램을 실행-state, PC 모니터 (그림 3a)에 경찰 대상 똑바로보고있는 동안 2 분 동안 아직도 서있는 피사체를 요청하여 눈 오픈, 멀티 센서 데이터. </li><li> 투사 화면에 시각적 피드백 컴퓨터의 비디오 출력을 연결하고 SmartEyeVRTasks GUI를 시작 시각적 피드백 컴퓨터에서 &#39;VBT&#39;폴더에 SmartEyeVRTasks.exe 파일을 실행합니다. 또한, VBT 동안 센서 데이터를 수집하기 위해 &#39;DataCollect&#39;폴더에 &#39;CollectVBT.m&#39;프로그램을 실행합니다. <ol><li> 시각적 피드백에 의해 큐으로 똑바로 서에서 (그림 3B) 무작위로 제시 주변 목표를 향해 경찰에 의해 구동 커서, 빠른 가능한 조종하는 주제를 물어의 &#39;중앙 보류&#39;단계라고합니다. </li><li> 이 &#39;이동&#39;단계에 이어, &#39;주변 대기&#39;단계에서 1 초 동안 대상 위치에 커서를 개최 피사체를 부탁드립니다. </li><li> 말초 홀드 &#39;의 위상에 따라, 커서 것&#39;<html> &#39;&#39;피사체가 다시 똑바로 서에 반환 할 필요가있을 때 다시 센터 - &#39;다시 중앙 보류&#39;위치. 그 EMG 레벨이 &#39;중앙 보류&#39;위치로 경찰을 반환하는 데 필요한 의지 노력을 지원하기 위해 설정된 임계 값을 초과가되면 신물질 / SES는 근육에 대한 트리거됩니다. 주 : mFRT 어려움이 이득을 감소시킴으로써 증가 될 수있다, <img alt="식 (1)" src="/files/ftp_upload/52394/52394eq1.jpg" /> 또는 잡음 분산을 증가 <img alt="식 (2)" src="/files/ftp_upload/52394/52394eq2.jpg" /> , 주제별 가능 범위 : <img alt="식 (3)" src="/files/ftp_upload/52394/52394eq3.jpg" /> 여기서 경찰의 여행, <img alt="식 (4)" src="/files/ftp_upload/52394/52394eq4.jpg" /> 컴퓨터 커서를 운전 <img alt="식 (5)" src="/files/ftp_upload/52394/52394eq5.jpg" /> , 이산화 된 시간에, <img alt="식 (6)" src="/files/ftp_upload/52394/52394eq6.jpg" /> 시간 단계와,/ 파일 / ftp_upload / 52394 / 52394eq7.jpg 7 &quot;= SRC&quot; &quot;에 /&gt;. </li></ol></li></ol>

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저자는 공개 아무것도 없어.

운동과 균형 치료를위한 간단한 사용하기, 임상 적으로 유효한 저가의 도구는 낮은 리소스 설정에서 neurorehabilitation에 대한 패러다임의 변화 일 것이다. 또한 뇌졸중과 같은 신경 질환 극적 의한 세계 인구 고령화이 미래에 증가하기 때문에 매우 높은 사회적 영향을 미칠 가능성이있다. 능력, 사용자 모니터, 최근에 통신을 통해 계산, 네트워킹 및 물리적 처리의 통합으로 가능 해졌다 원격 사이트 신경 재활을 지원하는 사이버 물리적 시스템을 활용 가압 필요성이있다. 그 무엇보다 중요한 목표를 향해, 뇌졸중 후 추적 눈 운동의 저렴한 비용으로 아이 트래커 기반의 평가는 또한 부드러운 추적 눈 운동 교육은 청각과 시각 방치 (25)로부터 회복을 촉진 치료를 집에 기반 진단을 제공하지만 수 없습니다. 여기서, 정상인의 부드러운 추적의 지연 버전 것으로 밝혀졌다100 ± 5 밀리 초 (26)의 평균 대기 시간 빠른 5도 / 초 또는 이동 표적에 대한 y를 일치. </p...

초점 뇌, 척수, 또는 망막 경색으로 인한 신경 학적 장애의 에피소드는 스트로크 1이라고합니다. 스트로크는 세계적인 건강 문제 및 장애 전세계 1의 네 번째 주요 원인이다. 인도와 중국, 세계 두 번째로 인구가 많은 나라 같은 나라에서, 때문에 스트로크에 신경 학적 장애는 숨겨진 전염병 2로 분류되고있다. 뇌졸중 후 가장 흔한 합병증 중 하나는 첫 해 포스트 행정 3에서 최대 73 %의보고 빈도와 폭포입니다. 포스트 행정 가을 인성과 균형과 시공간 방치 사 등의 척추 및 척 주상 요소를 모두 포함합니다. Geurts 1을 확인 동료 (5)에 의해 검토) 다중 방향성 두발 서, 2) 저속, 3) 방향 부정확 한 동안 이동 최대 무게를 손상 4) 균형으로 단일 및 순환 하위 최대 정면 평면 체중 이동의 작은 진폭 가을 리를위한 요소SK. 이전 작품 균형이 심한 운동 기능 5, 6 외래 능력과 독립성과 연관되어 나타났습니다 때문에 일상 생활의 활동에 필연적 인 영향은 중요 할 수 있습니다. 또한 Geurts 동료 5 근력 외에 감각적 척 주상 통합 (근육 조정 7)은 현재의 프로토콜에 부족한 평형 복원 중요 것을 제안했다. 감각적 통합을 향해, 의지 적 중심의 비 침습적 전기 요법에 대한 우리의 가설 8 (신물질 / SES)이 적응 행동 모양과 그러한 영향을받는 사지의 신물질 / SES를 이용한 이동하는 동안 감각 입력의 활성 인식을 변조에 의해 촉진 될 수 있다는 것이다 뇌는 필요한 경우, 다른 모터 경로 (9)를 모집하여 이후의 운동 출력에이 피드백을 통합 할 수 있습니다. 자원의 의지 적 구동 신물질 / SES를 이용한 밸런스 훈련을 달성하기 위해불쌍한 설정, 저렴한 인간 - 기계 인터페이스 (HMI)는 시각 - 청각 바이오 피드백에 대한 기성 비디오 게임 센서 기술에서 사용할 수있는 오픈 소스 소프트웨어와의 최근 발전을 활용하여 개발되었다. 신물질 근력을 향상 경련 열을 줄이기 위해 도시 한 신경과 근육의 조정 전기 자극을 포함한다. 또한, SES는 사전 출판 일 11 subsensory 자극 혼자 경골근 근육에 도포 자세 동요를 감쇠 효과가 있음을 보여 주었다 감각을 연상 전류와 감각 신경의 자극을 포함한다. 여기에서, HMI는 (신물질)와 근​​육 증폭기의 역할뿐만 아니라 (SES와) 구 심성 피드백을 향상 발목 근육에 대한 신물질 / SES를 의지 적 기반의 대화 형 소식 행정 균형 치료하는 동안 수 감각 - 운동 통합을 다할 것입니다 자세 마십시요 동안 직립 자세를 유지하기 위해 건강한 발목 전략 12,13,14를 지원합니다. 이것은두타 등. 팔에서 제시 한 가설에 따라 비 침습적 전기 요법을 통해 영향을 관련 발목 근육의 증가 피질의 흥분은 발목 강성의 향상 척 주상 변조 빌려 수 있음. 실제로, 이전 작업 신물질 / SES 가능성이 공동 활성화 운동 및 감각 섬유 (15, 16)의 결과로서, 피질 흥분성의 지속적인 변화를 이끌어내는 것으로 나타났다. 또한 Khaslavskaia 및 Sinkjaer 17 신물질 / SES시 본 동시 모터 피질 구동 모터 피질 흥분성을 향상하는 것이 인간에서 나타났다. 따라서, 의지 적 기반 신물질 / SES는 척수 반사에 단기 신경 가소성을 유도 할 수있다 (예를 들어, 상호 IA 억제 17) 지정된 motoneuron 풀에 경로를 내림차순를 통해 프로젝트 피질 뉴런의 IA-억제의 interneurons을 통해 대립 motoneuron 풀을 억제 할 수 도 1에 도시 된 바와 같은 O를 향해 18 인간perant 에어컨 패러다임 (두타 등의 알을 참조하십시오. 8). <img alt="그림 1" src="/files/ftp_upload/52394/52394fig1.jpg" /> 그림 1 : 의지 적 구동 신경 근육 전기 자극에 따라 발목 근육 조정을 개선하기 위해 큐 대상 (신물질)을 압력 (COP)의 중심을 구동 커서 할 수있는 개념 (. 두타에서 세부 사항 등 21) 기본 상호 작용하는 인간 - 기계 인터페이스 (HMI) -assisted visuomotor 균형 치료 EEG :. 뇌파, MN : α-motoneuron, IN : IA-억제 interneuron, EMG : 근전도, DRG : 지느러미 루트 신경절. 8 및 37에서 재현. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52394/52394fig1large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a> 안테 - 후부 (AP) 질량 (COM)의 중심에 변위가 수행된다발목 (예 내측의 비복근과 가자미근의 근육 등) plantarflexors (예 : 전방 경골 근육 등) dorsiflexors 메디 오 - 측면 반면에 의해 (ML) 변위는 발목 (예 : 전방 경골 근육 등)의 인버터 및 peroneus의 longus로 evertors (에 의해 수행된다 등) 근육을 브레비스. 따라서, 근육 dorsiflexor 발목의 약점과 발목의 증가 경련 plantarflexor 근육을 포함한 행정 관련 발목 손상은 손상 자세 제어로 이어집니다. 여기, 민첩성 훈련 프로그램 (6) 폭포 (6)을 방지하는 정적 스트레칭 / 체중 이동 운동 프로그램보다 더 효과적 일 수 작업이 점차적으로 어려움이 증가되는 동적 균형에 도전 (VR) 기반의 게임 플랫폼은 가상 현실에서 활용 될 수있다. 예를 들어, 주제는 어려움이 점진적으로 아멜 증가 할 수있는 동적 visuomotor 밸런스 작업 중에 의지 적 구동 신물질 / SES 지원 AP와 ML 변위를 수행 할 수 있습니다두발 서있는 동안 이동 무게 iorate 후 뇌졸중 발목 특정 제어 문제. 자원이 부족한 환경에서 의지 적 구동 신물질 / SES 지원 균형 요법을 향해, 우리는 선물도 저에서 데이터 수집에 사용할 수있는 시각적 - 청각 바이오 피드백으로 모바일 두뇌 / 바디 이미징 (MOBI) (19)에 대한 저가의 HMI MoBILAB에서 오프라인 데이터 탐색 비용 센서 (오헤다 등의 알을 참조하십시오. 20).

<table><tbody><tr><td>NMES 자극기</td><td>Vivaltis, France</td><td>Phoenix USBNeo</td><td>NMES 자극기 겸 EMG 센서 (그림 2b)</td></tr><tr><td>밸런스 보드</td><td>Nintendo, 미국</td><td>Wii 밸런스 보드</td><td>밸런스 보드 (그림 2b)</td></tr><tr><td>모션 캡처</td><td>Microsoft, USA</td><td>XBOX-360 Kinect</td><td>모션 캡처 (그림 2b)</td></tr><tr><td>Eye Tracker&nbsp;</td><td>Eye Tribe</td><td>The Eye Tribe</td><td>SmartEye Tracker (그림 2a)</td></tr><tr><td>EEG 데이터 수집 시스템</td><td>Emotiv, 호주</td><td>Emotiv Neuroheadset</td><td>무선 EEG 헤드셋 (그림 2b)</td></tr><tr><td>EEG 수동 전극</td><td>Olimex</td><td>EEG-PE</td><td>EEG EOG 및 참조 용 수동 전극 (숫자 6) (그림 2b)</td></tr> <tr><td>EEG 활성 전극</td><td>Olimex</td><td>EEG-AE</td><td>EEG 활성 전극 (숫자 10) (그림 2b)</td></tr><tr><td>PC가 장착된 컴퓨터</td><td>Dell</td><td></td><td>데이터 처리 및 시각적 피드백(그림 2)</td></tr><tr><td>소프트웨어, EMG 전극, NMES 전극 및 케이블</td><td></td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

후 스트로크 균형 재활을위한 신경 근육 전기 자극 시스템과 저가 센서를 통합하는 인간 - 기계 인터페이스

A Human-machine-interface Integrating Low-cost Sensors with a Neuromuscular Electrical Stimulation System for Post-stroke Balance Rehabilitation

뇌 영역에 심장에서 혈액을 운반하는 동맥이 혈전이나 버스트 뇌함으로써 산소 및 영양소의 전달을 방지하는 혈액의 흐름을 방해 할 때 스트로크의 원인이된다. 뇌졸중 생존자의 약 절반은 장애를 어느 정도 남아 있습니다. 회복 neurorehabilitation위한 혁신적인 방법은 긴급 장기 장애를 줄이기 위해 필요합니다. 내장 또는 외부 자극에 대한 응답으로 그 구조, 기능 및 연결을 재구성 신경계의 능력은 신경 가소성 불린다. 신경 가소성은 또한 재활, 뇌졸중 후 기능 장애에 참여하고있다. 유익한 neuroplastic 변경 등의 신경 근육 전기 자극 (신물질) 및 감각 전기 자극 (SES)와 같은 비 침습적 전기 요법으로 촉진 될 수있다. 신물질은 SES의 invo 동안 전류의 연속 짧은 펄스를 활성화 운동 신경과 근육의 조정 전기 자극을 포함한다에 간신히 지각 매우 불쾌한 다를 감각의 결과로 전류와 감각 신경의 아이브 자극. 여기, 재활 과정에 적극적으로 대뇌 피질의 참여는 동시 활성 인식과 의지 노력을 나타내는 생체 신호와 비 침습 전기 요법 (근전도 (EMG), 뇌파 (EEG), electrooculogram (EOG))를 구동에 의해 촉진 될 수있다. 저와 중간 소득 국가에서 자원이 부족한 설정, 예를 들어, 이것을 달성하기 위해, 우리는 기성 비디오 게임 센서 기술의 최근 발전을 활용하여 저가의 인간 - 기계 인터페이스 (HMI)를 제시한다. 본 논문에서는 균형 재활하는 동안 자세 제어를 지원하는 비 침습적 전기 요법과 시각 - 청각 바이오 피드백을위한 저가의 상용 센서를 통합하는 오픈 소스 소프트웨어 인터페이스에 대해 설명합니다. 우리는 개념 증명 건강한 지원자에를 보여줍니다.

그림 4는 부드러운 추구 작업 중에 수 바디 성능의 정량화를 위해 오프라인 압축 해제 된 눈의 시선 기능을 보여줍니다. 표 1에 나타낸 바와 같이 다음의 특징을 추출했다 : 기능 1 = 목표 자극 위치 및 자극의 수평 방향의 위치를​​ 변화 참가자의 고정 점의 중심 사이의 백분율 편차. 기능 2 = 목표 자극 위치 및 자극의 수직 방향 위치를 변화 참가자의 고정 점의 중심 사이의 백분율 편차. 분당 특징 3 = 깜박임 <p class="jove_content" fo:keep-...

이 기사에서는 뇌졸중 후 대화형 균형 재활 시스템을 위한 새로운 저비용 인간-기계 인터페이스를 제시합니다. 이 시스템은 자발적으로 구동되는 전기 요법 패러다임을 향해 기성품인 저비용 센서를 통합합니다. 개념 증명 소프트웨어 인터페이스는 건강한 지원자를 대상으로 시연되었습니다.

A stroke is caused when an artery carrying blood from heart to an area in the brain bursts or a clot obstructs the blood flow to brain thereby preventing ...

본 절차의 전반적인 목표는 비디오 게임 센서 기술을 적용하여 균형 재활을 위한 저비용 인간-기계 인터페이스를 구현하는 것입니다. 이를 위해 먼저 모바일 뇌-신체 이미징(mobile brain body imaging, MoBI) 장비와 소프트웨어를 설정합니다. 두 번째 단계는 생체 데이터를 캡처하기 위해 MoBI 센서를 신체에 부착하는 것입니다.다음으로, 안구 추적기를 사용하여 뇌졸중 후 시각적 추적 안구 운동을 평가합니다. 안구 추적을 통해 시선 관련 지표가 뇌졸중 후 안구 운동 결손을 정의하는 데 도움이 될 수 있음을 보여주며, 이는 시각-운동 균형 치료 계획 수립에 유용할 수 있습니다. 그 후, MoBI 하에서 시각-운동 균형 치료를 보조하는 신경근 전기 자극(NMES) 센서를 교정합니다.마지막 단계는 시각-운동 균형 치료 중에 저가형 센서로부터 다중 센서 데이터를 수집하는 것입니다. 당사는 균형 능력을 상실한 뇌졸중 환자를 위한 가정 기반 재활 치료로 이 기술을 확장하고 있습니다. 당사의 시스템은 시각-운동 균형 치료의 중요한 요소로서 시선 기반, 예측 듀얼 및 하나의 시선 스펙트럼을 포함합니다.따라서 이 패러다임을 전환하는 기술은 뇌졸중 이후 시각 시스템, 운동 시스템 및 균형 시스템이 어떻게 함께 작용하는지를 포착하여 훈련을 통해 이를 재활시키고자 합니다. 원칙적으로 이 기술은 자폐 스펙트럼 장애, 파킨슨증, 외상성 뇌 손상, 그리고 우울증으로 인한 정신운동 장애와 같은 다른 질환에도 적용될 수 있습니다. 이 모든 질환이 본 훈련 시스템을 통해 재활될 수 있습니다.시각적 바이오 피드백을 표시할 프로젝션 스크린을 준비하는 것으로 시작하십시오. 스크린의 중심이 피험자의 눈높이에 오도록 높이를 조절합니다. 그런 다음 프로젝션 스크린 앞에 모션 캡처 센서를 배치하고 이를 모션 캡처 영역을 향하게 하십시오.모션 캡처 볼륨이 모션 캡처 센서 앞 1.5 meters에서 2.5 meters 범위에 있는지 확인하십시오. 그다음, 밸런스 보드를 모션 캡처 센서로부터 약 2.0 meters 떨어진 바닥에 배치하십시오. 전신 움직임이 가능하도록 밸런스 보드 주변에 충분한 공간을 확보하십시오.NMES 시스템의 근전도(electromyography, EMG) 센서 배치를 시작하기 위해, 피험자를 의자에 앉게 합니다. 피험자의 내측 비복근(Medial Gastrocnemius)과 전경골근(Tibialis Anterior)에 EMG 및 NMES 전극을 양측으로 부착합니다. 그 다음, 전극을 무선 NMES 시뮬레이터 시스템에 연결합니다.다음으로, 국제 10-20 시스템에 따라 피험자의 머리에 뇌전도, 즉 EEG 캡을 씌웁니다. 여기서 보이는 것처럼 전도성 페이스트를 사용하여 전극을 두피에 부착한 후, 이를 무선 EEG 헤드셋에 연결합니다. 수직 안구전도, 즉 EOG를 캡처하기 위해 한쪽 눈의 위아래에 두 개의 수동 EEG 전극을 배치합니다.수평 EOG를 측정하기 위해 각 눈의 외측 캔퍼스에 두 개를 더 추가합니다. 마지막으로, EEG 참조 전극으로 사용할 두 개의 수동 EEG 전극을 피험자의 귓볼에 부착합니다. 먼저 시각 피드백 컴퓨터 모니터 바로 아래에 아이트래커를 배치하고, USB 3 포트를 사용하여 시각 피드백 컴퓨터에 연결합니다.그 다음, 피험자가 아이트래커로부터 50 centimeters 떨어진 책상에 앉도록 안내하고, 피험자의 눈이 모니터 중앙에 위치하도록 시각적 피드백 컴퓨터 모니터를 조정합니다. 시각적 피드백 컴퓨터에서 eye tribe server와 eye tribe when-you-eye를 실행하여 Gooey가 피험자의 눈을 제대로 인식하는지 확인한 후, 이어서 아이트래커 보정 절차를 수행합니다. 다음으로, 피험자에게 시각적 신호를 확인하기 위해 시각적 피드백 컴퓨터 모니터를 정면으로 바라보도록 요청합니다.Gooey의 calibrate 탭을 클릭하여 안구 추적기 보정 루틴을 실행하십시오. smart eye 폴더에 있는 visual underscore stimulus dot exc를 실행하여 가상 현실 기반 인터페이스를 구현하십시오. 이어서, smart eye 폴더에 있는 smart eye dot exc 프로그램을 실행하여 가상 현실 기반 과제와 동기화된 피험자의 시선 데이터를 획득하십시오.뇌졸중 후 추적 안구 운동을 평가하기 위해, 피험자에게 시각적 피드백 컴퓨터 화면의 다양한 위치에 있는 고정 및 이동 시각 자극을 따라가도록 요청하십시오. 먼저, 안구 추적기(eye tracker)와 밸런스 보드 센서를 시각적 피드백 컴퓨터에 연결하십시오. 밸런스 보드 또는 BB 센서의 전원을 켭니다.BB 센서의 버튼을 눌러 메뉴에서 리모트를 검색 가능한 상태로 만듭니다. 시스템 작업 표시줄의 표시 또는 숨기기 아이콘을 클릭하고, 블루투스 장치 아이콘을 클릭합니다. 그런 다음, 장치 추가 옵션을 클릭하고 코드를 사용하지 않고 BB를 시각적 피드백 컴퓨터의 블루투스 장치로 페어링합니다.밸런스 보드가 시각적 피드백 컴퓨터에 연결되면, VBT 폴더를 열고 We BB interface.m 파일을 실행하여 MATLAB BB 인터페이스를 설정하십시오. 피험자를 밸런스 보드 위에 세웁니다. OK를 클릭하여 보정을 시작한 다음, 피험자의 체중을 입력하고 다시 OK를 클릭하십시오.다음으로, 모션 캡처 센서를 데이터 수집 컴퓨터에 연결하고 전원을 켜며, 녹색 표시등으로 확인되는 완전한 부팅 상태가 되었는지 확인하십시오. LSL 폴더를 열고 Mocap 소프트웨어를 실행하여 모션 캡처 센서 데이터 스트리밍을 시작하십시오. 데이터 수집 컴퓨터에 연결된 EEG 및 EOG 데이터 수집 시스템의 전원을 켜십시오.이를 위해 먼저 LSL 폴더를 열고 LSL.cmd를 통해 open vibe acquisition server를 실행하십시오. 마지막으로, EEG 및 EOG를 위해 메뉴에서 emotive EPOC를 선택하고 driver properties를 클릭하여 모듈을 설정하십시오. 그런 다음, connect를 클릭하고 play를 클릭하여 획득 서버를 시작하십시오.먼저 피험자가 밸런스 보드 위에 서게 하고 안전 하네스를 착용시킵니다. 자극 주파수를 20 hurtz로 설정하여 직립 자세를 위한 최소 기준 NMES 레벨을 설정합니다. 그 다음, 데이터 수집 컴퓨터에 설치된 NMES 소프트웨어에서 펄스 폭과 전류 레벨을 높여 직립 자세가 유지될 때까지 조정합니다.NMES 보조 VBT를 위해, 피험자가 발을 밸런스 보드 위에 올린 채 모션 캡처 센서를 마주보고 의자에 앉도록 합니다. 다중 센서 보정 데이터를 수집하기 위해 data collect 폴더에 있는 calib sensors 프로그램을 실행하십시오. 마지막으로, 피험자에게 시각적 피드백 상의 질량 중심 위치에 영향을 주는 여러 방향으로 자발적인 최대 도달 움직임을 수행하도록 요청하십시오.먼저 data collect 폴더에 있는 collect baseline 프로그램을 실행하여 기저선 휴식 상태, 시각 개방, 다중 센서 데이터를 수집하십시오. 이를 위해 피험자에게 2분 동안 가만히 서서 시각적 피드백의 질량 중심 위치 중앙을 똑바로 응시하도록 요청하십시오. 그런 다음, data collect 폴더에 있는 collected VBT 프로그램을 실행하여 VBT 동안의 센서 데이터를 수집하십시오.시각적 피드백 컴퓨터의 비디오 출력을 프로젝션 스크린에 연결하고, 시각적 피드백 컴퓨터 내 VBT 폴더에 있는 smart IVRT tasks dot exe 파일을 실행하여 smart IVRT tasks Gooey를 엽니다. 그런 다음, 피험자에게 컴퓨터 화면의 오디오 및 시각적 프롬프트에 주의를 기울이고 무작위로 제시되는 주변부 타겟을 향해 커서를 가능한 한 빨리 조종하도록 요청하십시오. 이동 단계(Move Phase) 이후에는 피험자에게 커서를 타겟 위치에서 1초 동안 유지하도록 요청하십시오.주변부 유지 단계 이후, 시스템이 피험자의 압력 중심 2차원 좌표와 시선 데이터의 2차원 좌표를 수집하는 동안 피험자에게 다시 중심 유지 위치로 돌아오도록 요청하십시오. 시선 특성은 추후 뇌졸중 후 VBT 데이터와 비교하기 위해, 부드러운 추적 과제 수행 중 피험자의 수행 능력을 정량화하고자 안구 추적기로 수집되었습니다. 그 다음, VBT를 위해 시각적 피드백 신호를 받는 동안 피험자가 균형을 잃지 않고 가능한 한 빠르게 의도적으로 압력 중심 위치를 이동시킬 수 있는 능력을 정량화하도록 수정된 기능적 뻗기 과제 프로토콜을 사용하였습니다.여기에서 EOG 데이터는 VBT 동안 타겟에 대한 고정 지속 시간과 커서에 대한 고정 지속 시간의 비율인 FD 비율은 증가한 반면, 정규화된 평균 제곱 오차는 감소했음을 보여줍니다. 이 절차를 시도할 때는 뇌졸중 환자의 안전과 편안함을 고려하는 것이 매우 중요합니다. 우리는 가상현실 기반의 균형 재활 시스템이 뇌졸중 환자의 균형 장애를 해결하는 데 효과적일 것으로 기대합니다.따라서 이 절차에 따라 균형 및 가동성과 같은 다른 추가적인 임상 지표를 측정함으로써, 정량적 측정값이 다른 표준 임상 매개변수와 비교하여 어떠한지를 포괄적으로 파악할 수 있습니다. 이를 통해 뇌졸중 환자의 기능적 결손에 대한 종합적인 상태를 확인하고, 재활 과정에서 이 문제를 포괄적으로 해결할 수 있습니다.

a-human-machine-interface-integrating-low-cost-sensors-with

Research

연구

JoVE Journal

Neuroscience

신경과학

이족 보행 운동의 복원 및 재활을위한 효과적인 뇌 기계 인터페이스 (BMI) 시스템의 개발은 사용자의 의도를 정확하게 디코딩이 필요합니다. 여기에서 우리는 동시 비 침습적 신경 활동의 인수, 근육 활동, 다양한 운동 작업 및 조건에서 전신 운동을위한 새로운 실험 프로토콜과 데이터 수집 기법을 제시한다.

동시에 두피 뇌파 (EEG), 근전도 (EMG), 멀티 모달 신경 디코딩을위한 전체 몸 분절 관성 기록

앉아 플랫폼을 개발 하 고 조립 하는 수 동적으로 인간에서 앉아있는 자세를 destabilizes. 사용자의 안정화 작업 중 관성 측정 단위 기록 장치의 움직임, 그리고 진동 요소 자리 성능 기반 피드백을 제공. 재활, 평가 및 훈련 패러다임에 휴대용, 다양 한 장치를 사용할 수 있습니다.

앉아 균형 평가 및 훈련 Vibrotactile 피드백 장치

만성 발목 불안정을 가진 개인 (CAI) 자세 제어 결핍 및 낮은 사지의 지연 된 근육 활성화를 전시. 표면 전동 과 결합 된 전산화 동적 포약은 CAI를 가진 개인의 자세 안정성을 유지하기 위해 근육 활성화 조절을 가진 시각, somatosensory 및 전정 시스템의 조정에 대한 통찰력을 제공합니다.

만성 발목 불안정을 가진 개별에 있는 자세 통제 및 낮은 사지 근육 활성화 평가

이 프로토콜은 뇌졸중 후 사람들의 TMS를 사용하여 서있는 위치에서 낮은 사지 근육, 티비알리스 전방 및 솔레루스의 신경 생리학적 평가를 수행하는 과정을 설명합니다. 이 위치는 뇌졸중 후 TMS 반응을 유도의 더 큰 확률을 제공하고 신경 생리적 평가 중 감소 된 자극기 전력의 사용을 허용.

낮은 사지 근육 의 서 신경 생리학적 평가 뇌졸중 후

이 원고는 근육 커프 재생 말초 신경 인터페이스 (MC-RPNI)라고하는 생물학적 말초 신경 인터페이스를 개발하기위한 혁신적인 방법을 제공합니다.  이 수술 구조는 관련 말초 신경의 운동 원심성 신호를 증폭하여 운동 의도의 정확한 감지와 외골격 장치의 잠재적 제어를 용이하게 할 수 있습니다.

온전한 말초 신경 신호의 증폭을 위한 근육 커프 재생 말초 신경 인터페이스

전 세계 6명 중 1명은 일생 동안 뇌졸중을 앓아 장기적인 장애를 유발하는 것으로 추정되며, 이러한 재활 메커니즘은 아직 잘 알려져 있지 않습니다. 이 연구는 하지 로봇 치료 세션 동안 기능적 근적외선 분광법(fNIRS)으로 뇌 활성화를 평가하는 프로토콜을 제안합니다.

기능적 근적외선 분광법과 하지의 로봇 보조 다관절 포인팅 운동을 이용한 실험

이 프로토콜은 4가지 모드를 통해 지능적인 피드백을 제공하는 상지 재활 로봇을 설명합니다. 이러한 모드는 상지 기능과 유연성을 향상시켜 환자의 삶의 질을 향상시킵니다.

Enhancing Upper Words Rehabilitation Robot을 통한 뇌졸중 후 상지 기능 및 운동 능력 향상

이 실험 프로토콜은 상지 기능 장애가 있는 뇌졸중 환자를 위한 이중 상지 작업 지향 로봇 시스템의 사용을 간략하게 설명합니다. 연구 결과는 이 시스템이 뇌졸중 환자의 상지 기능과 일상 생활 활동을 크게 개선할 수 있음을 시사합니다.

뇌졸중 환자의 상지의 기능적 회복을 위한 Dual Upper Limb Task-Oriented Robotic System 적용

본 연구는 뇌졸중 환자를 위한 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI) 시스템을 소개하고 있으며, 이 시스템은 뇌파검사와 전기굴절 신호를 결합하여 상지 로봇 손을 제어하여 일상 활동을 향상시킵니다. 이 평가는 BeBiTS(Berlin Bimanual Test for Stroke)를 사용했습니다.

뇌졸중 환자의 일상 활동을 향상시키기 위한 뇌-컴퓨터 인터페이스 제어 상지 로봇 시스템

이 프로토콜은 뇌졸중 후 편마비 재활을 위해 침대 옆 하지 재활 로봇을 사용하는 임상 효능과 환자의 편안함을 평가하는 것을 목표로 하며, 무작위 대조 시험을 통해 전통적인 수기 치료와 결과를 비교합니다.

뇌졸중 재활에 침상 하체 재활 로봇의 적용: 무작위 대조 시험

학습하세요 저비용 센서와 NMES를 활용한 후 스트로크 균형 재활 인간-기계 인터페이스 구축 방법. MoBI 장비, 안구추적, 다중 센서 데이터 수집을 통해 뇌졸중 환자의 시각운동 균형 치료를 지원하는 비용 효율적인 재활 시스템을 개발합니다.

후 스트로크 균형 재활을위한 신경 근육 전기 자극 시스템과 저가 센서를 통합하는 인간 - 기계 인터페이스

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