پروژه بررسی سیگنال های الکترو مایوگرافی در حرکت دست

تعداد صفحات: 185 فرمت فایل: word کد فایل: 10002232
سال: 1388 مقطع: کارشناسی ارشد دسته بندی: پایان نامه علوم پزشکی
قیمت قدیم:۲۵,۱۰۰ تومان
قیمت: ۲۳,۰۰۰ تومان
دانلود فایل
  • خلاصه
  • فهرست و منابع
  • خلاصه پروژه بررسی سیگنال های الکترو مایوگرافی در حرکت دست

    چکیده :

    الکترومایوگرافی (EMG) مطالعه عملکرد عضله از طریق تحلیل سیگنال‌ های الکتریکی تولید شده در حین انقباضات عضلانی است که اندازه‌گیری آن همراه با تحریک عضله است که میتواند شامل عضلات ارادی و غیرارادی شود این سیگنال به طور کلی به دو دسته‌ی بالینی وKine Siological EMG تقسیم‌بندی می شود که خود دسته‌ی دوم باز دونوع سوزنی وسطحی را در خود جای می‌دهدکه هر کدام درجای خود بسته به نوع ماهیچه و بیماری مورد استفاده قرار می گیرند در الکترومایوگرافی آنچه از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است نوع طراحی الکترود است که در این مقاله به سه نوع طراحی الکترود اشاره شده است . برای اندازه‌گیری و ثبت سیگنال الکترومایوگرافی مکان قرار دادن الکترود بسیار مهم میباشد . الکترومایوگرافی موضوع تحقیقی بسیار گسترده‌ای می‌باشد و پرداختن به هر قسمت آن خود به زمان بسیار زیادی احتیاج دارد در اینجا به بررسی این سیگنال در حرکت دست می‌پردازیم . برای شناسایی سیگنال دست از طبقه‌بندی الگوی EMG استفاده می‌کنند که این طبقه‌بندی روش‌های گوناگونی از جمله swids ، هوش مصنوعی sofms و غیره می باشد که روش مورد بررسی در این تحقیق طبقه بندی الگوی EMG با استفاده از نقشه‌های خود سازمانده می باشد sofm یک شبکه رقابتی یادگیری بدونکنترلی است که دارای الگوی طبقه‌بندی می‌باشد . گر چه طبقه‌ بندی الگوهای EMG بسیار مشکل می‌باشد اما به حرکت دست کمک زیادی می‌کند بیشترین استفاده EMG برای نوسازی دست است نوسازی دست اصولاً با استخوان بندی کنترل شده انجام می‌شود . فعالیت الکتریکی ماهیچه‌ها به ما این اجازه را می‌دهد که بدانیم آیا بیمار در سعی در تکان دادن انگشت‌ها می‌کند یا نه .

    هدف از ارائه استخوان بندی خارجی برای این است که بیمار احساس استقلال بیشتری داشته باشد برای کنترل‌ دست‌های مصنوعی مدار ‌آنالوگی طراحی شده است که برای کمک به افراد مقطوع العضو مناسب است که ما در این جا همه این مباحث گفته شده را مورد تحلیل و بررسی قرار می‌دهیم .

    مقدمه

    مشکلات عصبی وحرکتی  همواره محققان را واداشته تا بدنبال یافتن روشهایی برای رفع این مشکلات برایند .استفاده از الکترومایو گرافی  یکی از این روش ها  میباشد .الکترو مایو گرافی در لغت به معنی برق نگاری ماهیچه ای است.واز نظر علمی روشی تجربی در زمینه بسط ،ثبت وانالیز سیگنالهای الکتریکی عضله می باشد ،که این سیگنال  ها بوسیله دگرگونی های فیزیولوپیکی در غشا فیبر عضلانی شکل می گیرد .این تحقیق ابتدا به بررسی این سیگنال انواع ان ومفاهیم اساسی در به دست اوردن ان وس÷س به بررسی این سیگنال در حرکت دست می÷ردازد،در اینجا ما سعی کده ایم مطالب را به گونه ای ساده وقابل فهم توضیح دهیم.هدف از این کار اشنایی مختصری با استفاده از الکترونیک در علم پزشکی  میباشد.همانطور که در این تحقیق خواهیم خوتند این سیگنال کمک بسیاری به حرکت دست های مصنوعی وکسانی که مقطوع العضوند می کند .دنیای  الکترومایو گرافی دنیای بسیار گستر دهای می باشد وما در اینجا مختصری از ان را بیان کرده ایم ،امیدواریم که توانسته باشیم مطالب را به گونه ای مفید ارائه کرده باشیم .

    فصل اول

    آشنایی کلی با سیگنال الکترو مایو گرافی

    1-1مقدمه  

    الکترو ما یو گرافی  روشی  تجربی  در زمینه  ی  بسط  ، ثبت وانالیز  سیگنال  های  الکتریکی  عضله است . سیگنال  های  الکتریکی  عضله بوسیله ئگرگونیهای  فیزیو لو ژیکی  در غشا فیبر  عضلانی  شکل  می  گیرند. الکترو مایو گرافی  شامل  ردیا بی  ثبت ، تقویت ،انالیز  وتفسیر  جهت سیگنال  های  ایجاد شده توسط  عضله اسکلتی  ،هنگام فعالیت برای  تولید نیرو است.اهداف  کلی  در این فصل معرفی  جامع  سیگنال  الکترومایو گرافی،وهم چنین منشا ایجاد سیگنال میباشد برای  فهم کامل  این موضوع  شرح مختصری از اناتومی  عضله اورده  شده است.هم جنین در مورد فاکتور های  موثر بر سیگنال  توضیح مختصری  داده شده  که در فصل های  اتی  به انها پرداخته می شود.به طور کلی  در این فصل هدف درک کامل EMGبرای کاربرد درست ان در  زمینه های  مختلف می باشد،که ما در این تحقیق  به بررسی  ان در حرکت دست می پردازیم.

     

    2-1الکترومایو گرافی چیست؟

    الکترو مایو گرافی مطالعه عملکرد عضله از طریق تحلیل سیگنال های الکتریکی تولید شده در حین انقباضات عضلانی است .EMGاغلب به طور نادرستی به وسیله ی پزشکان ومحققان به کار گرفته می شود.در بیشتر موارد حتی الکترو مایو گرافر های با تجربه نیز نمی توانند اطلا عات کافی وجزییات مورد نظر را از پروتکل به دست اورند و لذا محققان دیگر مجازند که کارهای انها را تکرار کنند.

    الکترومایو گرافی اندازه گیری سیگنال  الکتریکی  همراه با تحریک عضله است که می تواند شامل عضلات ارادی وغیر ارادی شود.وضعیت  EMG انقباصات عضله ارادی به میزان کشش بستگی دارد.واحد عملکری انقباض عضله یک واحد حرکتی  است که متشکل از یک نورون الف منفرد وتمام فیبر هایی که از ان منشعب می شوند.وقتی پتانسیل عمل عصب حرکتی که فیبر را تغذیه می کند به استانه ی دپلاریزاسیون برسد فیبر عضله منقبض می شود .دپلاریزاسیون با عث ایجاد میدان الکترو مغناطیسسی می شود واین پتانسیل به عنوان ولتاژ انداره گرفته میشود .دپلاریزاسیون که در طول غشا عضله منتشر می شود یک پتانسیل عمل عضله است .پتانسیل عمل واحد حرکتی مجموع پتانسیل عمل های منفرد تمامی فیبر های یک واحد حرکتی است .بنابراین سیگنال EMG جمع جبری تمام پتانسیل عمل های واحد های حرکتی موجود در ناحیه ای است که الکترود درانجا قرار گرفته است.ناحیه ی قرار گرفتن الکترود معمولا شامل بیش از یک واحد حرکتی است زیرا فیبر های عضلا نی واحد های  حرکتی مختلف  در تمام طول عضله در ترکیب با هم قرار دارند . هر بخش از عضله می تواند حاوی فیبرهای متعلق به حدود 20 تا 50 واحد حرکتی باشد.یا واحد حرکتی مستقل می تواند دارای 3 تا 2000 فیبر عضله باشد. عضلاتی که  پنج حرکت را در کنترل دارند از تعداد فیبر های عضلانی کمتری به ازای هر واحد حرکتی بر خوردارند (معمولا کمتر از 10 فیبر به ازای هر واحد حرکتی).در مقابل عضلاتی که محدودی وسیعی از حرکات را در کنترل دارند دارای 100 تا 1000فیبر در هر واحد حرکتی می باشند . در خلال انقباضات عضلانی ترتیب خاصی وجود دارد به این صورت که واحد های حرکتی با فیبر عضلاتی کمتر درابتدا وسپس واحد های حرکتی دارای فیبر های عضلانی بیشتر منقبض می شوند .تعداد واحدهای حرکتی درعضلات  بدن متغیر است .رابطه ای بین EMGبا سایر متغیر های بیو مکانیکی وجود دارد . با در نظر گرفتن انقباضات ایزومتریک ،رابطه ای مثبت در افزایش کشش عضله و دامنه سیگنال ثبت شده EMG وجود دارد . اگرچه یک زمانتاخیر وجود دارد و به این دلیل است که دامنه EMGبه صورت مستقیم با build – up کشش ایزو متریک در تطابق نیست .برای تخمین قدرت تولید شده ازروی سیگنال EMG می بایست دقت زیادی کرد چون اعتبار رابطه ی نیرو با دامنه وقتی تعداد زیادی عضله از یک مفصل منشعب شده اند یا یک عضله به مفاصل متعددی وصل  است قطعی نیست .در بررسی فعالیت یک عضله با توجه به انقباضات Concentricوeccentric مشخص می شود که انقباضات eccentric نسبت به انقباضات Concentric در مقابل نیروی وارده برابر فعالیت کمتری در عضله تولید می کنند.همراه با خستگی  عضله  ،کاهش در میزان کشش عضله اغلب همراه با دامنه ثابت یا حتی بیشتر در فعالیت عضله مشاهده می شود.بخش پر فرکانس سیگنال همراه با خستگی فرد افت می کند و می تواند به صورت کاهش در فرکانس مرکزی سیگنال عضله دیده شود.در خلال حرکت رابطه ای تقریبی بین EMG وسرعت حرکت مشاهده می شود .رابطه ای معکوس بین قدرت انقباض تولید شده بوسیله ی انقباض concentric و سرعت حرکت وجود دارد در حالیکه eccentric  توانایی  حمل وزنه بیشتر با سرعت بیشتری را دارد. به عنوان مثال اگر وزنه ای بزرگ وسنگین را به سرعت ولی با کنتر ل پایین ببرید ان وزنه  ر ابا استفاده از انقباض eccentric پایین برده اید.شما قادر نخواهید بود که وزنه را با همان سرعت پایین بردن ،بالا  ببرید (انقباض concentric).نیروی تولید شده لزوما بیشتر نخواهد بود امام شما توانستید وزنه بیشتر ی را حمل کنید و فعالیت EMGدر عضلات مورد استفاده کمتر بوده است.بنابراین رابطه ای معکوس  برای انقباضاتconcentric  و رابطه ای مثبت  برای انقباضات eccentric از نظر سرعت حرکت وجود دارد.از نقطه نظر ثبت سیگنال ،EMG دامنه پتانسیل عمل واحد حرکتی به عوامل مختلفی بستگی دارد نظیر: قطر فیبر عضله ، فاصله بین فیبر عضله فعال ومحل اشکار سازی (ضخامت چربی بافت) .هدف اصلی بدست اوردن سیگنال بدون نویز است.بنابراین نوع الکترود  و خصوصیات  تقویت کننده نقش حیاتی در بدست اوردن سیگنال بدون نویز ایفا میکند.

     

    3-1منشا ء سیگنال EMG کجاست؟ 

    1-3-1واحد حرکتی

    واحد حرکتی کوچکترین واحد عملی  است که می تواند برای تشریح کنترل عصبی  روند  انقباض عضلانی بکر رود . واحد حرکتی شامل یک فیبر عصبی (تنه ی سلولی  نورون حرکتی ،دندریتها ، اکسون  و شاخه های متعدد ان) وتمام فیبر های عضلانی است  که  به انها عصب رسانده شده است.

    واژه واحدها پیرامون رفتار حرکتی  است . تمام فیبر های  عضلانی واحد حرکتی  بصورت متحد عمل  میکنند .

    در حین فعالیت عصبی ماهیجه ها \هر موتو ر حرکتی  کامل ،فعال یا غیر فعال  است .هر ماهیچه شامل  چندین واحد حرکتی  ،از تعداد اندک تا چند هزار می باشد.

  • فهرست و منابع پروژه بررسی سیگنال های الکترو مایوگرافی در حرکت دست

    فهرست:

    چکیده

    مقدمه ...................................................................................................................... 1

     

    فصل اول : ‌آشنایی با الکترومایوگرافی

    1-1 مقدمه .............................................................................................................. 3

    2-1 الکترومایوگرافی چیست ؟................................................................................ 3

    3-1 منشأ سیگنال EMG کجاست ؟....................................................................... 7

    1-3-1 واحد حرکتی ............................................................................................... 7

    4-1 آناتومی عضله.................................................................................................. 8

    1-4-1 رشته عضلانی واحد.................................................................................... 8

    2-4-1 ساختار سلول ماهیچه ................................................................................ 8

    5-1 انقباض عضلانی .............................................................................................. 9

    6-1 تحریک‌پذیری غشاء عضله ............................................................................ 11

    7-1 تولید سیگنال EMG...................................................................................... 12

    1-7-1 پتانسیل عمل ............................................................................................. 12

    8-1 ترکیب سیگنال EMG.................................................................................... 14

    1-8-1 انطباق واحدهای حرکتی ........................................................................... 14

    9-1 فعال سازی عضله ........................................................................................ 15

    10-1 طبیعت سیگنال MMG................................................................................ 16

    11-1 فاکتورهای موثر بر سیگنال EMG............................................................. 18

     

    فصل دوم :انواع سیگنال‌های الکترومایوگرافی و روشهای طراحی

    1-2 انواع EMG .................................................................................................. 21

    2-2 الکترومایوگرافی سطحی : ردیابی و ثبت ...................................................... 22

    1-2-2 ارتباطات کلی ............................................................................................ 22

    2-2-2 مشخصه‌های سیگنال EMG.................................................................... 23

    3-2 مشخصه‌های نویز الکتریکی ......................................................................... 24

    1-3-2 نویزمحدود شده ....................................................................................... 24

    2-3-2 آرتی فکت‌های حرکتی .............................................................................. 24

    3-2-2 ناپایداری ذاتی سیگنال ............................................................................. 25

    3-2 بیشینه سیگنال EMG.................................................................................... 25

    4-2 طراحی الکترود و ‌آمپلی فایر ........................................................................ 26

    5-2 تقویت تفاضلی ............................................................................................... 26

    6-2 امپدانس داخلی .............................................................................................. 28

    7-2 طراحی الکترودفعال ...................................................................................... 29

    8-2 فیلترینگ ........................................................................................................ 29

    9-2 استقرار الکترود ............................................................................................ 30

    10-2 روش مرجح مصرف .................................................................................. 30...........

    11-2 هندسه الکترود............................................................................................. 30

    1-11-2 نسبت سیگنال به نویز ............................................................................ 31

    2-11-2 پهنای باند................................................................................................ 32

    3-11-2 سایر ماهیچه نمونه ................................................................................ 32

    4-11-2 قابلیت cross talk.................................................................................. 33

    12-2 بار موازی الکترود ..................................................................................... 33

    13-2 قرار دادن الکترود EMG........................................................................... 34

    1-13-2 تعیین مکان و جهت‌ یابی الکترود ............................................................. 34

    2-13-2 نه روی نقطه محرک .............................................................................. 35

    3-13-2 نه روی نقطه محرک .............................................................................. 36

    4-13-2 نه در لبه‌ی بیرونی ماهیچه .................................................................... 37...........

    14-2 موقعیت الکترود نسبت به فیبرهای ماهیچه ................................................ 37

    15-2 قرار دادن الکترود مقایسه .......................................................................... 38

    16-2 پردازش سیگنال EMG.............................................................................. 39

    17-2 کاربردهای سیگنالEMG........................................................................... 40

    18-2 الکترومایوگرافی سوزنی............................................................................. 41

    19-2 مزایا و معایب الکترودهای سطحی و سوزنی ............................................ 43

    1-19-2 مزیت‌های الکترود سطحی ...................................................................... 43

    2-19-2 معایب الکترودهای سطحی ..................................................................... 43

    3-19-2مزایای الکترودهای سوزنی .................................................................... 43...........

    4-19-2 معایب الکترودهای سوزنی .................................................................... 44

    20-2 تفاوت موجود بین الکترودهای سطحی وسوزنی ....................................... 45

    21-2 انواع طراحی ............................................................................................... 45

     

    فصل سوم :مفاهیم اساسی در بدست آوردن سیگنال EMG

    1-3 مقدمه ............................................................................................................ 48...........

    2-3 معرفی ........................................................................................................... 48...........

    1-2-3 نمونه‌ برداری دیجیتال چیست ؟................................................................. 48...........

    2-2-3 فرکانس نمونه‌برداری .............................................................................. 49...........

    3-2-3 فرکانس نمونه‌برداری چقدر باید بالا باشد ؟............................................ 49...........

    4-2-3 زیر نمونه‌برداری – وقتی که فرکانس نمونه‌برداری خیلی پائین باشد .... 52...........

    5-2-3 فرکانس نایکوئیست .................................................................................. 53...........

    6-2-3 تبصره‌ی کاربردی DELSYS................................................................. 54...........

    3-3 سینوس‌ها و تبدیل فوریه .............................................................................. 54...........          

    1-3-3 تجزیه سیگنال‌ها به سینوس‌ها ................................................................. 55

    2-3-3 دامنه فرکانس ........................................................................................... 57...........

    3-3-3 مستعارسازی – چطور از آن دوری کنیم ؟............................................. 59...........

    4-3-3 فیلترپارمستعاد ......................................................................................... 61

    5-3-3نکته کاربردی DELSYS.......................................................................... 63

    4-3 فیلترها ........................................................................................................... 64

    1-4-3 انواع فیلترهای ایده‌ آل .............................................................................. 65

    2-4-3 پاسخ فاز ایده‌آل ....................................................................................... 67

    3-4-3 فیلتر کاربردی .......................................................................................... 68

    4-4-3پاسخ فاز غیر خطی ................................................................................... 71

    5-4-3 اندازه‌گیری ولتاژ - دامنه ، توان ودسی بل ............................................. 72

    6-4-3 فرکانس 3 Db.......................................................................................... 74

    7-4-3 مرتبه فیلتر ................................................................................................ 75

    8-4-3 انواع فیلتر ................................................................................................. 76

    9-4-3 فیلترهایdigital - Analog Vs ............................................................. 80

    10-4-3 نکته کاربردی Delsys........................................................................... 84

    5-3 رسیدگی به مبدل‌های آنالوگ به دیجیتال ...................................................... 85

    1-5-3 کوانتایی سازی ......................................................................................... 85

    2-5-3 رنج دینامیکی ............................................................................................ 87

    3-5-3 کوانتایی سازی سیگنال EMG................................................................. 90

    4-5-3 مشخص ک ردن ویژگی‌های ADC.......................................................... 92

    5-5-3 نکته کاربردی Delsys.............................................................................. 95

    6-3 نتیجه‌گیری .................................................................................................... 95

     

    فصل 4: بکارگیری مناسبت نیرویgrip مبنی بر سیگنال EMG

    1-4 مقدمه ............................................................................................................ 98

    2-4دید کلی پایه‌ای یک سیستم ............................................................................. 98

    3-4 منطقی برای تولید نیروی گریپ .................................................................... 99

    4-4 دستاورد ..................................................................................................... 102

    5-4 نتیجه ........................................................................................................... 103

     

    فصل پنجم : طبقه‌بندی سیگنال EMG برای شناسایی سیگنال دست

    مقدمه .......................................................................................................... 105

    2-5 سیگنال‌های EMG و سیستم اندازه‌گیری .................................................. 107

    3-5 طرح ویژگی‌ خود سازمان دهی .................................................................. 107

    4-5 روش طبقه بندی سیگنال EMG پیشنهادی ............................................... 109

    5-5 نتیجه‌گیری .................................................................................................. 117

     

    فصل 6: ارتباط بین نیروی ماهیچه‌ای ایزومتریک و سیگنال EMG به
    عنوان هندسه بازو

    مقدمه .......................................................................................................... 119

    نتایج ............................................................................................................ 121

    3-6 بحث ............................................................................................................ 123

    1-3-6 ارتباط EMG- Force............................................................................ 127

    2-3-6 رابط نیروی MF..................................................................................... 129

    3-3-6 رابطه‌ی درصد نیروی DET.................................................................. 131

    4-3-6 نتایج ....................................................................................................... 131

    4-6 روش تجربی ............................................................................................... 132

    1-4-6 اشخاص ................................................................................................. 132

    2-4-6 مجموعه تجربی ...................................................................................... 132

    3-4-6 مدارک EMG و نیرو............................................................................. 133

    4-4-6 تحلیل‌های EMG غیر خطی ................................................................... 135

    5-4-6 تحلیل‌های ‌آماری و پارامترها ................................................................ 136

    5-6 نتیجه‌گیری .................................................................................................. 136

     

    فصل 7: طبقه‌بندی سیگنال EMG برای کنترل دست مصنوعی

    1-7 مقدمه .......................................................................................................... 138

    2-7 روش‌ها ....................................................................................................... 140

    3-7 آزمایش و نتایج........................................................................................... 141

    1-3-7 نتیجه‌گیری ............................................................................................. 142

     

    فصل 8 : یک استخوان‌بندی کنترل شده توسط EMG برای نوسازی دست

    1-8 مقدمه .......................................................................................................... 144

    2-8 سیستم اصلاح دست ................................................................................... 148

    1-2-8 استخوان‌بندی خارجی ............................................................................ 148

    2-2-8 الکترونیک و نرم افزار ........................................................................... 149

    3-8 پردازش EMG........................................................................................... 151

    4-8 تستهای اولیه دستگاه ................................................................................. 153

    1-4-8 نتیجه‌گیری ............................................................................................. 155

    2-4-8 کارهای آینده ......................................................................................... 156...........

     

    فصل نهم : یک مدار ‌آنالوگ جدید بر ای کنترل دست مصنوعی

    1-9 مقدمه .......................................................................................................... 158

    2-9 چکید‌ه‌ای از سیستم .................................................................................... 160

    3-9 پیاده‌سازی مدار ......................................................................................... 163

    4-9 نتایج شبیه سازی ....................................................................................... 166

    5-9 نتیجه‌گیری .................................................................................................. 168

     

    نتیجه‌گیری کلی ................................................................................................... 169

    .

    منبع:

    ندارد.

ثبت سفارش
عنوان محصول
قیمت