В последние годы различные робототехнические устройства всё шире
внедряются в сферу медицины.
Наиболее перспективным и необходимым направлением в медицинской
робототехники является разработка аппаратно-программных средств
протезирования конечностей и их отдельных частей.
Актуальность данного направления обусловлена высоким числом людей
столкнувшимися с травмой или патологией, повлекшей за собой
ампутацию конечностей.
• Основными причинами ампутации конечностей являются:
• Сосудистые заболевания, поражающие периферические артерии
• Онкология
• Травма
• Врождённая аномалия
Протезирование конечностей позволяет в значительной степени
восстановить качество жизни человека, его физические и социологические
потребности. Пациенты с протезами конечностей могут вести нормальный
образ жизни и выполнять повседневные задачи. В ряде случаев пациенты
могут вести активный образ жизни, заниматься спортом, вернуться к
профессиональной деятельности.
В современном мире, существуют различные протезы, отличающиеся, в
первую очередь по функциональным особенностям.
Рассмотрим протезы верхних конечностей.
• Виды протезов верхних конечностей:
• Косметические: выполняют функции, скрывающие визуальный
недостаток потерянной конечности. Данный вид протезов подходит
в тех случаях, когда необходимо создать иллюзию живой руки.
• Тягово-силовые: возможности данных протезов ограничены
захватом и удержанием предмета.
• Биоэлектрические: при использовании биоэлектрических протезов,
пациентам доступен достаточно широкий спектр движений, такие
как вращение кисти, захвати удержание предметов, а также
выполнение различных задач, связанных с мелкой моторикой.
Биоэлектрические протезы требуют постоянного электрического
обслуживания, связанного с наличием сложного электрического
оснащения в устройстве.
В основе управления протезами верхних конечностей лежит
электромиография (ЭМГ), позволяя людям с ампутацией восстановить
частичною или полную функциональность.
Электромиография представляет собой метод исследования
биологического потенциала мышц, который используется для измерения
электрической активности мышц.
Для управления протезами верхних конечностей с помощью сигналов
ЭМГ проводится несколько этапов обработки сигналов. В первую очередь,
проводится запись сигналов ЭМГ с помощью электродов, затем
проводится их фильтрация и усиление. Далее сигналы подвергаются
анализу и интерпретации, чтобы определить желаемое движение протеза.
После обработки электромиографических сигналов, информация
передаётся непосредственно протезу, который в свою очередь выполняет
соответствующее движение.
Одним их основных преимуществ использования сигналов ЭМГ для
управления протезами верхних конечностей является их естественность.
Так как электромиографические сигналы формируются в результате
мышечной активности, соответственно используются для управления
протезом таким же образом, как и натуральные мышцы. Это позволяет
пользователям протезов выполнят разнообразные движения с высокой
точностью и естественностью.
Однако, необходимо отметить, что существуют определённые
технические и биологические ограничения использования сигналов ЭМГ
для управления протезами. Сбои в работе устройства могут вызваны
помехами от окружающих источников электромагнитных полей.
Таким образом, биофизические основы формирования сигнала ЭМГ для
управления протезами верхних конечностей. Развитие новых методов
обработки и интерпретации сигналов ЭМГ позволит улучшить точность и
надёжность управления протезами, что в свою очередь повысит качество
жизни людей с ампутацией конечности.