ОГЛЯД: Відновлення здатності стояти за допомогою зворотного контролю функціональної нервово-м’язової стимуляції після травми спинного мозку

Равірадж Натарадж

1 кафедра ортопедії університету Case Western Reserve, Клівленд, Огайо

стояти

3 Центр передових технологій платформ, Медичний центр у справах ветеранів Луїса Стокса, Клівленд, штат Огайо

4 Кафедра біомедичної інженерії, хімії та біологічних наук, Технологічний інститут Стівенса, Хобокен, Нью-Джерсі

Муса Л. Ауду

2 Кафедра біомедичної інженерії Університету Кейс Вестерн Резерв, Клівленд, Огайо

3 Центр передових технологій платформ, Медичний центр у справах ветеранів Луїса Стокса, Клівленд, штат Огайо

Рональд Дж. Тріоло

1 кафедра ортопедії університету Case Western Reserve, Клівленд, Огайо

2 Кафедра біомедичної інженерії Університету Кейс Вестерн Резерв, Клівленд, Огайо

3 Центр передових технологій платформ, Медичний центр у справах ветеранів Луїса Стокса, Клівленд, штат Огайо

Анотація

1 - ОГЛЯД

1.1 Стояння з функціональною нервово-м’язовою стимуляцією після травми хребта

В цілому, нинішні клінічні системи стояння ФНС можуть легко виробляти м’язові сили та результуючі суглобові моменти, щоб піднятися зі стільця і ​​прийняти вертикальну позу стоячи із стимулюванням, що застосовується у відкритому циклі. Однак управління зворотним зв'язком стимуляції для постійного створення точних постуральних налаштувань для нахилу та підтримання рівноваги під час виконання функціональних ручних завдань у клінічних умовах залишається основною проблемою. Контроль зворотного зв’язку для досягнення нахилених поз дозволив би розширити доступний функціональний обсяг роботи стоячи. Подальше підтримання рівноваги в цих позах вимагало б стимулюючих постуральних корекцій, щоб протистояти порушенням не лише зовнішніх джерел, але й тих, що генеруються користувачем всередині під час вольових рухів охоплення або інших дій. Автоматичний контроль зворотного зв'язку стоячи під час ручної роботи є кінцевою метою поліпшити функціональність нейропротезів нижніх кінцівок.

1.2 Міркування щодо розробки систем управління FNS для стояння

Третє запитання Матячича: Якою має бути роль штучної системи управління у всій схемі управління? Класично очікується, що система управління FNS приводить у дію систему для виправлення відхилень від бажаної постуральної заданої точки. Було висловлено припущення, що системи контролю FNS можуть регулювати постуральну динаміку подібно до здорових людей з інтактною ЦНС під час тихого коливання [Vette, Masani et al. 25]. Враховуючи лише таку конструкцію контролера, пристосування для онлайн-роботи вищого порядку залишаються за «перекваліфікованою» верхньою частиною тіла, яка повністю знаходиться під контролем користувача. Для більш природного та функціонального функціонування системи Матячич постулював, що система управління FNS повинна також досягти другорядних цілей зменшення стимульованої м'язової втоми та мінімізації зусиль користувача.

1.3 Цілі для стоячих систем FNS цілого тіла