Geliştirilmiş Çok Fonksiyonlu Protez Kontrolü için Yapılandırılmış Rehabilitasyon Protokolü: Bir Olgu Sunumu

Bu prosedürün genel amacı, üst ekstremite amputelerini ileri protez uzuvları kullanacak şekilde eğitmektir. Bu, rehabilitasyona rehberlik etmek için amputelerin doğal öğrenme stratejileri kullanılarak gerçekleştirilir. İlk adım, hastanın bir gösterici tarafından gerçekleştirilen hareketleri taklit etmesini ve tekrarlamasını sağlamaktır.

Daha sonra hasta, öğrenmeyi pekiştirmek ve protez kontrolü için algoritmaları eğitmek için bir bilgisayar sistemi ile etkileşime girer. Son adım, hastanın gelişmiş bir protez uzvu bağımsız olarak kontrol etmesidir. Sonuç olarak, yapılandırılmış rehabilitasyon eğitimi, amputelerin doğal öğrenme stratejilerinin kullanılmasının ileri protez kontrolünü geliştirdiğini göstermek için kullanılır.

Bu yüzden bu yöntem için ilk fikrim, gelişmiş bir protez uzvu kontrol etmek için bir ampute eğitmeye çalışırken aklıma geldi. Ne yazık ki, mevcut örüntü tanıma yöntemleri etkili değildi. Bu yöntemin görsel gösterimi, yöntemin kendisi tamamen görsel olduğu için çok önemlidir ve klinisyenlerin ve mühendislerin sadece algoritmaları değil, hastaları eğitirken bunu dikkate almaları önemlidir.

Katılımcıya özelleştirilmiş bir soket ve protez takarak başlayın. Protez donanımını kalibre edin ve toplanan kalibrasyon verilerini protez kontrolü için kullanın. Katılımcıya herhangi bir resmi eğitim vermeyin, ancak onlara, bir bilgisayar ekranında görsel bir hedefin kontrolüne izin verecek protez uzuv ile bir dinlenme durumu da dahil olmak üzere sekiz eylem gerçekleştireceklerini söyleyin.

Hareketin statik bir resmini ekranda görüntüleyin ve katılımcıdan görsel bir ipucunu takip etmesini isteyin. Daha sonra katılımcıya elektromiyografi veya EMG modellerine karşılık gelen benzersiz ve spesifik kutupsal grafikleri gösterin. Katılımcıyı, ekranı işaret ederek görsel ipucunu takip etmeye teşvik edin.

Görevi farklı kol pozisyonlarıyla üç kez tekrarlayın. Rahatlamış, gevşek, öne uzanıyor ve karşıya uzanıyor. Sistem eğitimini geliştirmek için, toplam 72 ayrı sistem eğitimi örneği toplamak için her kol pozisyonu için sekiz eylemin tümünü ve üç kuvvet seviyesini tamamlayın.

Eğitim tamamlandıktan sonra, katılımcının gerçek zamanlı kontrol uygulayabilmesi için protezi kalibre etmek ve ayarlamak için bu oturumdaki eğitim veri setlerini kullanın. Katılımcının, kas kasılma seviyeleri ile orantılı olarak cihazın hızı ile sıralı orantılı oransal kontrol veya her seferinde bir hareketle protezi kontrol etmesine izin verin. Sekiz eylemin her biri tekrarlanabilir, güvenilir bir şekilde gerçekleştirildikten sonra, kontrol şemasını orantılı ve eşzamanlı kontrole geçirin ve aynı anda birden fazla bileğin hareketine izin verin.

Daha sonra katılımcının basit bir nesneyi alıp yan yatırması gibi basit görevleri uygulamasını sağlayın. İki saat dinlenmeye izin verin. Sonuç değerlendirmesini tamamlamadan önce, Southampton el değerlendirme prosedürünü veya SHA sonuç Ölçüsünü kullanarak katılımcının performansını değerlendirin.

Katılımcının standart protezini kullanarak SHAP skorlarını temel bir ölçümle karşılaştırın. Naif oturumun tamamlanmasından sonra katılımcının özelleştirilmiş protez ve kontrol algoritmalarına erişimi olmadığından emin olun. Gerçekleştirilen naif seanstan üç ay sonra, yapılandırılmış eğitim seansı, eğitim seansını taklit, tekrarlama, pekiştirme ve protez kontrolü gibi sırayla yapılandırır.

Taklit için, katılımcıya, gösterici tarafından gerçek zamanlı olarak gerçekleştirilen istenen sekiz eylemi doğrudan taklit etmesini söyleyin. Bunu yapmak için, katılımcıyı göstericiden 45 derecelik bir açıyla oturtun ve katılımcının etkilenen tarafıyla eşleşen göstericinin elinin engelsiz bir görünümünü sağlayın. Her eylemi üç saniye boyunca yürütün.

Tekrarlamak için. Katılımcıdan 30 saniye boyunca 10 kez taklit edilen eylemi tekrarlamasını isteyin. Herhangi bir görsel ipucu olmadan, her hareketin kutupsal grafikleri ile temsil edilen ilgili EMG aktivitesini gözlemleyin.

Daha sonra pekiştirme için, katılımcıya tam olarak naif oturumda görüldüğü gibi sekiz eyleminin görsel geri bildirimini sunun. Öğrenmeyi pekiştirmek için kaydedilmiş hareket katmanları ile gerçek zamanlı kutupsal grafikleri görüntülerken katılımcıdan eylemleri gerçekleştirmesini isteyin. Pekiştirme eğitiminin, naif seans sırasında verilen eğitimle tamamen aynı olduğundan emin olun.

Eğitim tamamlandıktan sonra, katılımcının gerçek zamanlı kontrol uygulayabilmesi için protezi kalibre etmek ve ayarlamak için bu oturumdaki eğitim veri setlerini kullanın. Katılımcının, kas kasılma seviyeleri ile orantılı olarak cihazın hızı ile sıralı orantılı orantılı kontrol veya her seferinde bir hareketle protezi serbestçe kontrol etmesine izin verin. Sekiz eylemin her biri tekrarlanabilir, güvenilir bir şekilde gerçekleştirildikten sonra, kontrol şemasını orantılı ve eşzamanlı kontrole geçirin, aynı anda bileğin birden fazla hareketine izin verin, katılımcının basit bir nesneyi almak ve yan yatırmak gibi basit görevleri uygulamasını sağlayın.

Sonuç değerlendirmesini tamamlamadan önce 24 saat dinlenmeye izin verin. Son olarak, shap sonuç ölçümünü kullanarak katılımcının performansını değerlendirin. Katılımcının standart protezini kullanarak SHAP skorlarını temel bir ölçümle karşılaştırın.

Bu protokol, gelişmiş çok işlevli protez kontrolü için taklit, tekrarlama ve pekiştirmeli öğrenme stratejilerini içeren yapılandırılmış bir rehabilitasyon yöntemini tanımlar. Burada, temel naif seans ile yapılandırılmış eğitim seansı arasında SHAP puanları karşılaştırılır. Shap sonuç testinin sonuçları, en büyük gelişmelerin, bu yeni kontrol şemasının ve özelleştirilmiş protezin katılımcının standart protezi üzerinde sağladığı bileğin fleksiyon ve ekstansiyon hareketlerini kullanan görevler sırasında olduğunu gösterdi.

Bu prosedürden sonra, üst ekstremite amputeleri, tüm hareketlerde geleneksel orantılı kontrolün emniyetini ve güvenliğini korurken, gelişmiş bir protez uzvun eşzamanlı hareketlerini kontrol etmeyi hızlı bir şekilde öğrenebilirler.