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