Hvernig myórafafræðilegar hendur breyta lífi fólks

Hvernig virka myóraeldrahandar: EMG-merki og vöðvastjórnun

Vísindin bakvið myóraeldra merki (EMG) fyrir stjórnun prótesa

Nútímaleg myórafafræðileg prótesur virka með því að taka á móti litlum rafmagnstöfnum sem vöðvarnir okkar framleiða við samdrátt. Þessir stig eru teknir upp í gegnum yfirborðsrásir sem settar eru á það sem eftir er af liðinum eftir amputatíon. Rásirnar geta tekið á móti mjög litlum álagningum á bilinu 0,1 til 5 millivolt frá bæði beygjumusklum og strekkjumusklum. Svo kemur galdurhlutinn þar sem þessir stig eru unnir í gegnum nokkur frekar háþróað vélfræðileg kerfi sem umbreyta þeim í raunverulega hreyfingar höndarinnar sem við viljum framkvæma. Nýrri rannsókn sem birt var í Nature í fyrra sýndi einnig eitthvað afar áhrifameira. Þeir náðu næstum 95% nákvæmni við að spá fyrir um mismunandi gerðir af gripum eingöngu út frá þessum vöðvastigum. Og þetta er ekki einungis kenning. Við erum að byrja að sjá aðrar tækni verða raunverulegar í nýjum prótesamódelum þar sem fólk getur stýrt hverjum fingri fyrir sig, sem gerir venjuleg verk dagsins mun auðveldari fyrir notendur.

Hvernig vöðvaknýting vekur hreyfingu í myoelectric prótesum

Fólk vekur hreyfingu með því að framkvæma ákveðnar vöðvaknýtingar. Til dæmis getur 20% knýting biceps vöðva valdið því að hendi lokist, en um 15% virkun triceps vöðva opnar hana oftast. Flóknari uppsetningar geta í raun greint yfir 14 mismunandi vöðvaskynjunargerðir, sem þýðir að notendur geta framkvæmt flóknum verkefnum eins og að snúa handlið eða breyta hversu fast þeir gripa eitthvað. Samkvæmt einhverjum rannsóknum birtum á sviði taugaverkfræði og endurgerðarlyfjastarfsmanna, svarar nútímavinnslutækni innan um 50 millisekúndur. Það er um þrívallt hraðara en það var í boði árið 2019, sem sýnir marktækan áframförum í þessum greinum.

Ber á milli myoelectric liðfæra og hefðbundinna prótesa

Myórafafræðilegar valkostir minnka notendatreyju um 28,6% í samanburði við snúruskeytta módel (Ponemon 2023), en þær krefjast vikulegrar hleðslu.

Samfelldar bætingar á myórafafræðilegum prótesum bæta áreiðanleika

Nýjar rafmagnsvarnar rafrásir halda 98% stigs nákvæmni jafnvel við íþróttir með mikilli hreyfingu – mikilvægur framfarir frá eldri módelum sem höfðu 72% bilunartíðni í hurðum aðstæðum. Í hlutsmiðum er nú hægt fyrir notendur að skipta út fingrum eða tilvikum án endursamstillingu alls kerfisins, sem sparað 740 dollara á ári í viðhaldskostnaði (NIH 2024).

AI og vélmennileg nám: Snjallari, aðlagandi stjórnun fyrir myórafafræðilegum höndum

Nútímahandsprótesar sameina núna Gervigreindarstuðlað mynsturaukning með yfirborðs rafeðlisvirkni (sEMG) til að ná 40% hraðari svarhreyfingum miðað við fyrstu kynslóðina af líkamshlútum (Journal of Neural Engineering 2023). Þessi sameining gerir kleift að línuræktunum að hent sér að völdum notandans vöðvakraftsmynstrum í stað þess að styðjast við forframskeyttar hreyfingar.

Hvernig öruggri prótesur og gervigreind gera hæfilegra hondahreyfingar mögulegar

Reiknirit vélfræðinnar auðkenna fínn breytingar á EMG-merkjum, sem gerir kleift nákvæma yfirfærslu milli fínnar verkefna (að halda eggvi) og aflmikilla verkefna (að lyfta inn dækjarafurðum). Rannsakendur á Neuroprosthetics Lab við Stanford sýndu nýlega fram á kerfi sem flokkar 12 mismunandi hondahreyfingar með 96% nákvæmni með samfelldri EMG-mælingum.

Aðlagandi læringarreiknirit sem bætast með tímanum

Þessir prótesar nota taugakerfi sem bæta úrslit um hreyfingu eftir daglegri notkun. Sýnt var fram á í sjúkrarannsókn árið 2023 að notendur náðu 72% bætingu í fljótaskap á meðan sex mánuðum sem reiknirit lærðu einstaka myklatrætingarmynstur og umhverfisbreytur eins og hita og raki.

Hlutverk vélfræði í spá um notendaskynsemi

Íslensku kerfi spá núna fyrir um aðgerðir gegnum samhengisvirk greiningu – skipta sjálfkrafa yfir í fastan hnakka þegar niðurför handar er uppfeld, til dæmis við nálægð vatnsflösku, og slaka síðan á þegar lóftöku er uppfeld. Þessi spágæði minnkar hugsunarkerfið með því að túlka hreyfingarröðir frekar en einstaka skipanir.

Tilvikssaga: Virk frammistaða gervihandar með AI-stýringu

Tólftán mánaða reyndarannsókn fylgdi 45 notendum sem framkvæmdu staðlaðar prófanir á snjallsömum. Notendur sem notaðu aðlagandi AI-útbúa lögðu af stað flóknari verkefni (hnypja hnappa, nota teppi) 2,3 sinnum hraðar en þeir með hefðbundnar gervihandsnefli, og 89 % tilkynntu minni myklatrætingu við verkefni eins og langvarandi notkun.

Að endurheimta snertingarskilning: Haptísk áhrif og taugakerfis tenging

Hvernig haptísk ábending endurheimtar snertingarskyn

Nútímavera myórafafræðileg prótesa notendan aukið haptíska ábendingarkerfi. Þessi kerfi hjálpa til við að veita snertingarskyn með hlutum eins og:

• Álagsrófgerun (greina greppþrýsting)
• Lokaskynsgervlar (finna stöðu liðs án sjónarlegs inntaks)
• Hitaskyn (finna hitamun)
• Textúrugjöf (greina yfirborðsmynd)

Lýðheilbrigðisrannsókn birt í Tímarit um Lyfjafræði og verkfræði ákvarðar að taktil ábakkanir geti leyst lykilhlutverk í að bæta virkni og lifsquala einhentra með því að gera samskipti við hluti að meira eðlilegri viðburðarumsjón.

Tækni til nálgunar taugakerfis sem endurspeglar náttúrulega algjörla

Nýjar tækni fyrir tengingu við taugakerfi gefa völdum möguleika á að prótesur endurspegli náttúrulegar algjörur með innsetningu á rafleidur. Þessar geta afkóðað veikar taugaspennur og senda tilfinningar um þrýsting og yfirborðslykt. Rannsóknir sýna að sjúklingar geta oft einkennt og greint milli hluta með mikilli nákvæmni eftir endurskólun á heila til að túlka bættar algjörlaupplýsingar.

Endurnýjun átrúnarsambands við framúrskarandi prótesur

Einstaklingar sem nota nútímaleg myórafafræðileg prótesur greina frá marktækum batningi á getu sinni til að taka þátt í félagslegum samhengjum og endurheimta hæfni til daglega verkefna. Sögnir notenda benda á mikil gerð mun í félagslegri sjálfsýn, þar sem notendur taka meira þátt í félagsmálum og tilkynna að skynjun á ónógnum hafi minnkað og gæði lífsins aukist. Foreldri kom fram á hvernig barn þeirra hefði ekki lengur tilhneigingu til að fela prótesuna sína, sem hafi aukið sjálfsýn barnsins verulega.

Spurningar

Hvað eru myórafafræðilegar prótesur?

Myórafafræðilegar prótesur eru háþróaðar gjörbendingar sem nota raflagnir af hárréttum vöðvum notandans til að virkja og auðvelda hreyfingar.

Hvernig virka myórafafræðilegar prótesur?

Þessar prótesur nota litlar rafseiginleika frá hluta samdráttum vöðvum, sem uppgreindar eru af yfirborðsrásarelectróðum. Undirbúningur raflagnanna fer fram með vélmenni-lerunargrótum (machine learning algorithms) til að framleiða óskanlegar hondahreyfingar.

Hvernig bætir AI myórafafræðilegum prótesum?

Gervigreind bætir myoelectric handum með því að veita hraðari svarviðbrögð, aðlaganlega mynsturgagnakanningu og getu til að læra af einstökum vöðvakröftum notandans, sem gerir hreyfingar í höndunum klárari og innriki.

Hvað er taktil ávirkjun í myoelectric höndum?

Taktil ávirkjun í myoelectric höndum veitir notendum snertingarfinningu í gegnum aðferðir eins og kraftstjórnun, staðsetningarávísingar, hitaeftirlit og sveifluávirkjun til að endurspegla náttúrulegar finningar.

Hvernig berast myoelectric prótesur saman við hefðbundnar prótesur?

Myoelectric prótesur styðjast við vöðvakröft til stjórnunar, en hefðbundnar líkamsvölduðar prótesur nota taugakerfi. Nútímamyoelectric prótesur bjóða upp á fleiri gripgerðir, sjálfvirk kraftstillun og krefjast oft minni daglegrar uppsetningartíma en hefðbundin módel.