К управлению трансгумеральным протезом с использованием сигналов ЭЭГ

Ожидается, что роботизированные протезы обеспечат людям с ампутациями большую свободу и мобильность. Однако доступные варианты управления трансгумеральными протезами сокращаются с повышением уровня ампутации. Кроме того, при управлении протезами на основе электромиографии одни лишь сохранившиеся мышцы не способны генерировать достаточно различающиеся сигналы для точного управления дистальными функциями руки. Поэтому управление трансгумеральным протезом с несколькими степенями свободы (DoF) остается сложной задачей при использовании современных доступных методов. В данной работе предложен иерархический двухэтапный подход на основе электроэнцефалографии (ЭЭГ) для управления трансгумеральным протезом с несколькими степенями свободы. В рамках предложенного метода намерение выполнить движение руки для достижения цели или поднять кисть определяется с помощью классификаторов, обученных на связанных с движением признаках ЭЭГ. Для этого используются классификаторы на основе нейронных сетей и метод k ближайших соседей. Затем движение в локтевом суставе и движение конечной точки кисти оцениваются с помощью другого набора классификаторов на основе нейронных сетей, обученных на информации о движениях, зарегистрированной у здоровых испытуемых. Прогнозы классификаторов сопоставляются с движением сохранившейся конечности для формирования окончательного прогноза двигательного намерения. Этот прогноз может быть использован для реализации управления протезом с несколькими степенями свободы. Экспериментальные результаты демонстрируют осуществимость предложенного метода для управления трансгумеральным протезом с несколькими степенями свободы. Данное исследование, представляющее доказательство концепции, было выполнено с участием здоровых испытуемых.