به جمع مشترکان مگیران بپیوندید!

تنها با پرداخت 70 هزارتومان حق اشتراک سالانه به متن مقالات دسترسی داشته باشید و 100 مقاله را بدون هزینه دیگری دریافت کنید.

برای پرداخت حق اشتراک اگر عضو هستید وارد شوید در غیر این صورت حساب کاربری جدید ایجاد کنید

عضویت

جستجوی مقالات مرتبط با کلیدواژه « functional electrical stimulation (fes) » در نشریات گروه « پزشکی »

  • مریم منتظری، محمدرضا یوسفی*، خوشنام شجاعی، غضنفر شاهقلیان
    مقدمه

     کنترل حرکات اعضای فلج افراد دارای معلولیت دارای پیچیدگی های فراوانی است. عضله به عنوان سامانه حرکتی غیرخطی و متغیر با زمان شناخته می شود. تحریک الکتریکی عملکردی (FES)، روشی امیدبخش برای بازیابی و افزایش سطح حرکت در بیماران پاراپلژیک است. محل کاشته شدن الکترودها در داخل نخاع به گونه ای تنظیم می شود که نورون های حرکتی عضله های جمع کننده و بازکننده مفصل مربوط، به شکل فعال درمی آیند و به دنبال آن عضله های متناسب با مفصل تحریک می شوند؛ بنابراین گشتاور خروجی عضله های بازکننده و جمع کننده مفصل به صورت مجموع به ساختار اسکلتی مفصل وارد می شود و حرکت مفصل مدنظر را در پی دارد.

    روش بررسی

     در این پژوهش ضمن بررسی روش تحریک الکتریکی عملکردی و انواع روش های آن به منظور بازیابی حرکت، انواع مدل های ارائه شده برای مدل سازی سیستم عصبی اسکلتی عضلانی معرفی و مرور شد و در انتها بررسی مزایا و معایب هرکدام به طور اجمالی صورت گرفت. در ادامه انواع روش های کنترلی ارائه شده در تحقیقات پیشین در بحث بازیابی حرکت با استفاده از مدل های حرکت ارزیابی و مرور شد.

    یافته ها

     نتایج نشان داد، ایجاد حرکت در اعضای فلج افراد دارای معلولیت با استفاده از عضله های خود فرد و به کمک تحریک الکتریکی عملکردی با مشکلات خاصی ازجمله ایجاد انعکاس در نخاع و بروز حرکات ناخواسته اغتشاش در مفصل، خستگی و غیره همراه است.

    نتیجه گیری

     از موانع اصلی برای ارائه راهکاری کنترلی مناسب به منظور تحریک عضلات فلج می توان به خواص بسیار پیچیده و غیرخطی سیستم عصبی عضلانی اسکلتی، اسپاسم عضلانی و خستگی عضلانی اشاره کرد که استفاده از الگوهای تحریک از پیش آماده شده و سیستم کنترل حلقه باز، کارایی روش تحریک الکتریکی عملکردی را محدود می کند.

    کلید واژگان: تحریک الکتریکی عملکردی, سیستم عصبی اسکلتی عضلانی, کنترل کننده, مدل دینامیکی عضله}
    Maryam Montazeri, Mohammad Yousefi *, Khoshnam Shojaei, Ghazanfar Shojaei
    Background & Objective

     Functional electrical stimulation (FES) is a promising technique for rehabilitation and increasing the level of movement in paraplegic subjects. In this method, the movement in the hindlimbs can be restored by controlling the electrical current pulses and stimulating the intraspinal motor neurons or muscular fibers below the spinal lesion. In FES, functional control signals are received from a controller that creates a motor function for the paraplegic subject. By changing the pulse width or pulse amplitude of the current pulses (control input), the level of the contraction for generating the functional movement of the hindlimb joints can be altered. The electrodes are inserted into the spinal cord to stimulate the desired movement by stimulating the flexor and extensor muscles and motor neurons connected to the desired joint. Therefore, the superposition of torque in flexor and extensor muscles is applied to the musculoskeletal system and joint moves.

    Methods

     In FES, a model of the musculoskeletal system that acts on simultaneous movement of the hip and knee joints (multi–joint) is used as the virtual patient. In general, the skeletal segment of the model consists of a planar swinging pendulum model of a two–link rigid robotic manipulator with nonlinear constraints on the hip and knee joint movements. A biarticular model of six muscles is used to generate the torques of the skeletal part of the model. Four muscles are considered for flexing and extending the hip and knee joints (one for flexing the joint and one for extending), and two biarticular muscles work on flexing the hip (knee) joint and extending the knee (hip) joint synergically. On the other hand, excellent tracking performance can be obtained with high precision, and the controllers can automatically switch between control inputs and the muscles by regulating the stimulation pulse width. The stimulation pulse width of muscles is continuous, nonsingular, with low chattering. The model dynamics can be assumed unknown and identified online without the controller's requirement for offline calibration. The controller robustly and rapidly switched the activation between the muscles to track the desired trajectory of the knee and hip joint. Various control methods, such as combining fuzzy adaptive or neural networks with classic sliding mode control, have generated FES control signals. Such hybrid methods have led to the chattering phenomenon, the control signal's singularity, and the controller's low speed outside and on the sliding surface.

    Results

     Rehabilitation movement in paralyzed limbs of paraplegic subjects based on FES in their muscles is associated with problems such as reflection in the spinal cord and unwanted movements, joint disturbances, fatigue, etc.

    Conclusion

     The controller could automatically regulate the stimulation pulse width without considering the effect of the applied ground reaction force so that, by switching between muscles synergically, excellent tracking results were obtained in the presence of external unit step disturbance and muscle fatigue. The major challenges for developing an appropriate control method for stimulating paralyzed limbs include high–order nonlinear and time–varying properties of the neuromusculoskeletal system, spasms, and muscle fatigue. These drawbacks limit using prespecified stimulation patterns and open–loop control systems in the FES application.

    Keywords: Functional Electrical Stimulation (FES), Musculoskeletal System, Controler, Muscle Dynamic Model}
  • Mojdeh Rastegar, HamidReza Kobravi*
    Introduction

    Utilizing Functional Electrical Stimulation (FES) and rehabilitation robots for motion control is an open research problem. In this paper, a new control algorithm has been proposed which was de-signed based on a combination of FES and an active mechanical actuator to control the knee joint movement. 

    Methods

    An adaptive controller and a Proportional-Derivative (PD) controller have adjusted the mo-tor torque and stimulation intensity, respectively. The FES controller was activated whenever a dis-turbance observer detected the presence of the external disturbance. In this manner, the occurrence of the muscle fatigue arises from the FES can be postponed.

    Results

    The simulation studies were carried out on a model of muscle-joint system along with a model of a servo-motor. The computed RMS of the tracking errors compared to the range of knee motion show that the tracking performance is acceptable. In this research, the trajectories envisioned as the knee joint reference trajectory were designed using the recorded human data.

    Conclusion

    The achieved results prove the ability of the proposed control strategy to not only reject the external disturbance but also compensate the muscle fatigue.

    Keywords: Functional Electrical Stimulation (FES), Hybrid neuroprosthesis, Movement control, Rehabilitation, Knee}
نکته
  • نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شده‌اند.
  • کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شده‌است. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
  • در صورتی که می‌خواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.
درخواست پشتیبانی - گزارش اشکال