روش های ارزیابی خستگی - دانشگاه صنعتی امیرکبیر
Download
Report
Transcript روش های ارزیابی خستگی - دانشگاه صنعتی امیرکبیر
دانشگاه صنعتی امیرکبیر
دانشکده مهندسی پزشکی
عنوان:
سینرژی عضالنی برای
استفاده از مفهوم
ِ
کاهش خستگی در تحریک الکتریکی
ارائه کننده:
مهندس حسین شریفی
خرداد 93
فهرست عناوین
•
•
•
•
•
•
•
•
•
تعریف خستگی عضالنی
روش های ارزیابی خستگی عضالنی
عوامل موثر در ایجاد خستگی
مفهوم سینرژی عضالنی
روش های استخراج سینرژی
ارتباط بین خستگی و سینرژی عضالنی
کاربرد مفهوم سینرژی درکاهش خستگی عضالنی
جمع بندی و نتیجه گیری
منابع و مراجع
تعریف خستگی عضالنی
• کاهش توان تولید نیرو یا توانایی حفظ نیروی عضله دریک سطح مشخص][1
• خستگی استاتیک در انقباضات ایزومتریک
• خستگی دینامیکی
• CNSابتدا فیبرهای عضالنی آهسته و سپس فیبرهای سریع را تحریک می کند.
• در تحریک الکتریکی افراد معلول این روند معکوس می باشد.
روش های ارزیابی خستگی
•
•
•
•
•
•
هدف کمی کردن و سطح بندی میزان خستگی می باشد.
استفاده ازسیگنال الکترومایوگرام و مکانومایوگرام
شاخص فرکانس میانگین طیف توان[1]MPF
شاخص RMSسیگنال الکترومایوگرام][1
استفاده از تبدیل ویولت پیوسته[1]CWT
استفاده از تبدیل فوریه با پنجره محدودSTFT
روش های ارزیابی خستگی][1
• استفاده از روش تبدیل فوریه با پنجره محدود
• استفاده از روش تبدیل موجک (ویولت)
Y=m3+m2*x+m1*x^2
تبدیل موجک m1=2.1464,m2=-54.14,m3=215.8
تبدیل فوریه m1=0.0004,m2=-0.029,m3=0.531
روش های ارزیابی خستگی][2
• استفاده از تبدیل ویولت وشبکه عصبی برای تعیین خستگی
• تقسیم طیف سیگنال الکترومایوگرام به 8یا 16بخش مستقل
• محاسبه انرژی برای هر باند فرکانسی مستقل
n=0,1…….,15
•
•
•
•
انرژی کل سیگنال
S= 15
𝑛𝑆 𝑛=0
انرژی نرمالیزه شده هرباند
ِ
ξn=Sn/S
بردار ویژگی ]X=[ξ0 ξ1 ξ2 ξ3 ξ4 ξ5 ξ6 ξ7
استفاده از شبکه عصبی با 8ورودی و 1خروجی به عنوان معیار خستگی
𝑡𝑑 𝑡 Sn= 𝑓𝑛2
عوامل موثر درایجاد خستگی][3
•
•
•
•
•
افزایش فرکانس تحریک (بین 10تا 60هرتز)
افزایش پهنای پالس تحریک (بین 300تا 500میکروثانیه)
افزایش دامنه تحریک
آتروفی عضالت
ترتیب به کارگیری معکوس فیبرهای عضالنی
مفهوم سینرژی عضالنی][4
•
•
•
•
•
•
•
•
هماهنگی بین عضالت برای انجام یک حرکت
استفاده از مفهوم سینرژی برای موضوع افزونگی حرکت
یک شیوه کاهش بعد برای کنترل عضالت
انواع سینرژی ها
سینرژی ثابت و ضرایب متغیر) و آسنکرون(سینرژی متغیر و ضرایب ثابت)
سنکرون(
ِ
تحت شرایط مختلف مکانیکی تعدادشان تغییر نمی کند.
بهره گیری ازالگوی سینرژی درتحریک الکتریکی
سینرژی عضالنی فعالیت منسجم زمانی و مکانی مجموعه ای از ماهیچه ها در ارتباط
با یکدیگر به منظور پایدار ساختن یک متغیر عملکردی خاص است.
روش های استخراج سینرژی][4,5
• شیوه )Independent component analysis(ICAآنالیزمولفه
های مستقل
• شیوه )Principal component analysis(PCAآنالیزمولفه های
اساسی
• شیوه NPCAآنالیز غیرخطی مولفه های اساسی
• شیوه )Non negative matrix factorization(NMF
نمونه ای از سینرژی استخراج شده ][5
ارتباط بین خستگی و سینرژی عضالنی][5
•
•
•
•
براثرخستگی عضالنی تعداد سینرژی ها کاهش نمی یابد.
دامنه وضرائب سینرژی درهنگام خستگی تغییرمی کند.
CNSدرافراد سالم خستگی ماهیچه های سینرژیک را جبران می کند.
استفاده از الگوهای طبیعی در تحریک الکتریکی
ارتباط بین خستگی و سینرژی عضالنی][6
• استفاده از مفهوم سینرژی در تحریک الکتریکی رکابزنی
ارتباط بین خستگی و سینرژی عضالنی
کاربرد مفهوم سینرژی در کاهش خستگی عضالنی][5
• استفاده در تحریک الکتریکی رکابزنی
کاربرد مفهوم سینرژی در کاهش خستگی عضالنی
کاربرد مفهوم سینرژی در کاهش خستگی عضالنی
کاربرد مفهوم سینرژی در کاهش خستگی عضالنی
کاربرد مفهوم سینرژی در کاهش خستگی عضالنی
جمع بندی و نتیجه گیری
• خستگی عضالنی تعداد سینرژی ها را کاهش نمی دهد.
• فقط ضرایب فعالسازی و دامنه سینرژی ها تغییر می کنند.
• به کارگیری الگوی سینرژی(الگوی بهینه) در تحریک الکتریکی
• کاهش میزان خستگی عضالنی
• افزایش مدت زمان رکابزنی
• افزایش مقدار مسافت طی شده
منابع و مراجع
• [1] F.Bai,T.M.Lubecki,C.M.Chew,C.L.Teo,”Novel time-frequency approach for
muscle fatigue detection based on sEMG”.
• [2] Y.Rong,N.Monacel,Y.Zhang,D.Zhang,D.Hao,”Fatigue muscle detection using
time-frequency methods”, 4th International congress on image and signal
processing,2011.
• [3]P.C.Eser,N.N.Donaldson,H.Knecht,E.Stussi,”Influence of Different Stimulation
Frequencis on Power Output and Fatigue During FES-Cycling in Recently Injured
SCI Pepole”,IEEE transaction on neural system and rehabilitation
engineering,vol.11,No.3,2003.
• [4]N.Kaboodvand,F.Towhidkhah,S.Gharibzadeh,”Extracting
and
study
of
synchronous muscle synergies during fast arm reaching movements”,Proceedings
of 20th Iranian conference on biomedical engineering,Tehran,2013.
در کاربردهایFES استفاده از سینرژی اجزای عضالنی جهت بهبود کنترل سیستم رکابزنی،[ بریمانی س5]
•
.1392 اسفند ماه، دانشگاه امیرکبیر، دانشکده مهندسی پزشکی،توانبخشی" پایان نامه کارشناسی ارشد
[6]M.J.Decker,L.Griffina,L.D.Abraham,L.Brandt,”Alternating stimulation of synergistic
muscles during functional electrical stimulation cycling improves endurance in persons with
spinal cord injery”,Journal of Electromyography and Kinesiology, 20,1163-1169,2010.
با تشکر از توجه شما