[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

EP2317910A1 - Verfahren zur visualisierung mehrkanaliger signale - Google Patents

Verfahren zur visualisierung mehrkanaliger signale

Info

Publication number
EP2317910A1
EP2317910A1 EP09777033A EP09777033A EP2317910A1 EP 2317910 A1 EP2317910 A1 EP 2317910A1 EP 09777033 A EP09777033 A EP 09777033A EP 09777033 A EP09777033 A EP 09777033A EP 2317910 A1 EP2317910 A1 EP 2317910A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
signals
contraction
display
displayed
intensity
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP09777033A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Georg Brandmayr
Hubert Egger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Otto Bock Healthcare Products GmbH
Original Assignee
Otto Bock Healthcare Products GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Otto Bock Healthcare Products GmbH filed Critical Otto Bock Healthcare Products GmbH
Publication of EP2317910A1 publication Critical patent/EP2317910A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
    • A61F2/50—Prostheses not implantable in the body
    • A61F2/68—Operating or control means
    • A61F2/70—Operating or control means electrical
    • A61F2/72—Bioelectric control, e.g. myoelectric
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/48—Other medical applications
    • A61B5/486—Bio-feedback
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/74—Details of notification to user or communication with user or patient ; user input means
    • A61B5/742—Details of notification to user or communication with user or patient ; user input means using visual displays
    • A61B5/743—Displaying an image simultaneously with additional graphical information, e.g. symbols, charts, function plots
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T11/00—2D [Two Dimensional] image generation
    • G06T11/20—Drawing from basic elements, e.g. lines or circles
    • G06T11/206—Drawing of charts or graphs
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T11/00—2D [Two Dimensional] image generation
    • G06T11/001—Texturing; Colouring; Generation of texture or colour
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G5/00—Control arrangements or circuits for visual indicators common to cathode-ray tube indicators and other visual indicators
    • G09G5/02—Control arrangements or circuits for visual indicators common to cathode-ray tube indicators and other visual indicators characterised by the way in which colour is displayed
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G5/00—Control arrangements or circuits for visual indicators common to cathode-ray tube indicators and other visual indicators
    • G09G5/02—Control arrangements or circuits for visual indicators common to cathode-ray tube indicators and other visual indicators characterised by the way in which colour is displayed
    • G09G5/06—Control arrangements or circuits for visual indicators common to cathode-ray tube indicators and other visual indicators characterised by the way in which colour is displayed using colour palettes, e.g. look-up tables

Definitions

  • the invention relates to a method for visualizing multichannel sensor signals, in particular myoelectric signals, which are derived via electrodes from a limb or an amputation stump.
  • Driven prostheses which have a motor drive to move components to each other, need control signals to make the drives work as they should.
  • myoelectric signals are derived via electrodes and, if necessary, amplification is used via a control device as pulses for activating or deactivating drives.
  • a control device To generate meaningful, myoelectric signals, it is necessary to contract muscles or residual muscles after amputations. From the contraction pattern corresponding signals can then be generated, via which the drives are moved.
  • Such a myoelectric prosthesis control can be used in people with amputations or dysmelia. In principle, a corresponding myoelectric control of driven orthoses is also possible.
  • the increase in the number of signals can be achieved by increasing the contraction patterns and / or increasing the number of electrodes. Nonetheless, it is difficult for the patient to specifically contract muscles or residual muscles without visual feedback. Intact people see their extremities react to their will to move their extremities in a certain way. If a muscle is strained, for example the armbraps, the human sees and feels a movement of the forearm. In particular, a visible feedback of mental contraction commands in the form of movements can be coordinative Skills are improved.
  • the object of the invention is to provide a simple and meaningful interpretation of a movement will, especially for a non-existing limb. According to the invention, this object is achieved by a method having the features of the main claim. Advantageous embodiments and further developments of the method are listed in the subclaims.
  • the method of visualizing multichannel sensor signals received by the body to detect muscle activity provides that each signal is assigned a display direction and a display amount.
  • the display direction represents exactly one signal, eg electrode signal, the display amount represents the intensity of the signal, that is, the intensity of the motor activity of the respective muscle or its nerve, z.
  • B the contraction intensity of the respective muscle associated with the sensor or the electrode.
  • the display direction and the display amount of all sensor signals are simultaneously displayed on a display device as a graphic object in real time, so that the motion will be reflected in the form of assignable, reproducible shapes.
  • the patient receives immediate visual feedback because all signals are displayed in real-time on a display device, especially a screen.
  • a display device especially a screen.
  • Each different movement will, for example, "fist ball” or "wrist bow”, create different objects, both the shape and the size may differ.
  • the display of the graphic object which is displayed in dependence on the nature and intensity of the motor activity or muscle contraction on a display device in real time, there is a immediate feedback of the will to move in visual form.
  • the patient sees what he would like to do or would do if the limb were undisturbed.
  • the graphic object is represented as a two-dimensional graph, in particular as a polygon, since such a two-dimensional representation can be taken up very easily by a patient.
  • Such simple geometric shapes, ie polygons are much clearer than superimposed curves that indicate an electrode intensity as a function of time.
  • a high recognizability is given, while at the same time being able to represent a large number of electrode signals.
  • the representation of the will to move facilitates the reproducibility of the contraction pattern.
  • a development of the invention provides that reference objects are displayed on the display device simultaneously with the graphic object. In this way, it is possible to exercise certain target contractions and to give the patient the opportunity to change the current contraction until it matches or comes close to the reference contraction.
  • the reference objects can either be predetermined or stored during previous analysis sessions and used for the parameterization of a prosthesis or orthosis control.
  • Found or established reference contractions or reference patterns are displayed simultaneously with the current contraction pattern, allowing both the patient and an orthopedic mechanic or physician to assess reproducibility and variability. The patient can thereby specifically train his contractions and further differentiate.
  • the visualization of the contraction patterns can be carried out in parallel to an activation of a prosthesis or orthosis, whereby at the same time it can be detected which object triggers which movement on the prosthesis or orthosis.
  • the reference object is displayed in a different color and / or intensity than the graphic object in order to more easily achieve an association between the current contraction and the desired or reference contraction.
  • the reference object and / or the graphic object it is also possible for the reference object and / or the graphic object to be emphasized in terms of color or intensity if the contraction pattern detected corresponds to the reference pattern or approaches it sufficiently. This shows the patient that there is sufficient unambiguousness of the intent to move with the contraction.
  • the display amount can be normalized to clearly and immediately visualize the influence of the contraction intensity on the object shape.
  • signals from myosensors, neurosensors, pressure sensors and / or strain sensors can also be used to detect the motor activity.
  • Figure 1 a first representation of a representation with reference contraction and derived contraction with four electrodes
  • FIG. 2 shows an anatomical interpretation of the electrode arrangement according to FIG. 1; such as
  • FIG. 3 generated reference contractions for eight electrodes.
  • FIG. 1 shows a graphic object 1 which reflects an actual contraction of muscle groups.
  • a graphic object 1 which reflects an actual contraction of muscle groups.
  • Each electrode in each case represents a corner point 2, 3, 4, 5, over which the graphic object 1 of the current contraction is displayed.
  • the graphic object 1 is formed as a quadrangle, wherein each vertex 2, 3, 4, 5 a display direction is assigned.
  • the display directions correspond to crossing axes such that the first electrode is assigned to the axis at 0 ° from the center, the second electrode 3 from the axis at 90 °, the third electrode 4 from the axis at 180 °, and the fourth electrode 5 at 270 °.
  • the respective vertices 2, 3, 4, 5 are connected to each other by lines, so that forms a rectangle as a graphic object 1.
  • the removal of the vertices 2, 3, 4, 5 from the center indicates the intensity of the contraction. If the electrode associated with the first vertex 2 is not supplied with a myoelectric signal, that is, the muscle associated with the electrode is not contracted, the first vertex 2 is at or very close to the midpoint, and if there is an intense contraction, the first vertex 2 moves farther out ,
  • the representation of the derived electrode signals in the form of the graphic object 1 takes place in real time, so that a patient receives the visual feedback on how the current muscle contraction looks on the display device without a time delay.
  • a reference object 10 that is constantly displayed on the display device.
  • This reference object 10 is shown in a different color and / or intensity than the current contraction in the graphic object 1.
  • the current contraction is quite good approximated to the reference object, only the electrode to the first corner 2 has too strong a rash, so that there is too high contraction of the associated muscle.
  • FIG. 2 shows an anatomical interpretation of the illustration described above.
  • Each vertex 2, 3, 4, 5 is associated with an electrode 20, 30, 40, 50, which are attached to a forearm.
  • the arrangement of the electrodes can be seen in the schematic sectional view through the forearm with the corresponding muscles.
  • An object of the invention is to provide a patient-adapted control of a prosthesis or orthosis. This is It is necessary that different contraction patterns are reproducibly detected by the patient, so that, for example, after the mental command "almost bale" a repeatable contraction pattern is generated, which leads to a corresponding prosthesis control, so that a prosthetic hand is closed.
  • Each electrode 20, 30, 40, 50 defines a corner point of the object 1 with its position and signal intensity. All vertices together define the graphical object 1.
  • the object 1 retains its shape for a particular motion or pattern of contraction even if the amounts are alike. It scales only in size. A change in shape takes place when the amounts are not changed evenly.
  • the electrode signals are no longer displayed over time, as is known in the art, reducing the complexity for the viewer. From the prior art it is known to represent the electrode signals by superimposed time graphs. Each graph usually has its own color for better discrimination. Two or three signals can still be detected as contraction patterns, but this becomes much more difficult for larger numbers of signals and electrodes. In addition, no reference contraction can be displayed via time-dependent curves.
  • this object preferably consists of multiple vertices, one vertex for each electrode.
  • This polygon can be interpreted intuitively and at a glance as a pattern of contraction without any technical knowledge, training or other prior knowledge, whereby the will to move receives a visual feedback.
  • the invention gives back to the patient the visible effect of his desire to move, whereby he can adapt and specifically differentiate his action, namely the contraction of the muscles.
  • the allowed Presentation of the evaluation and training of the reproducibility of the contraction pattern so that a reliable classification with a low error rate in the prosthesis control and thus an unprecedented degree of acceptance of the prosthesis or orthosis can be achieved.
  • the spatial positioning of the electrodes takes place in the same sequence as the signal representation, as is the case in FIGS. 1 and 2, it is also possible to draw conclusions about the anatomy.
  • the extent of crosstalk between two adjacent signals can be detected, or contraction patterns can be traced back to their generator muscles on the basis of sectional images.
  • FIG. 3 shows five reference contractions generated on the basis of eight electrodes. Based on these reference contractions, its producer can train its contraction patterns.
  • the presentation of a contraction pattern as a single object enables a patient to evaluate all signals immediately and without technical understanding. From the representation as a single graphic object, the movement intent of the patient can be recognized either directly by the patient himself or by an orthopedic mechanic or a specialist for setting a prosthesis or orthosis control.
  • the object shown is preferably a polygon, but may also be provided as a three-dimensional representation whose shape corresponds to the contraction pattern, that is to say the type of desired movement, and its magnitude of contraction strength, that is, the intensity of muscle tension.

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Cardiology (AREA)
  • Transplantation (AREA)
  • Vascular Medicine (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Prostheses (AREA)
  • Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Visualisierung mehrkanaliger Sensorsignale, insbesondere myoelektrischer Signale, die über Elektroden von einer Gliedmaße oder einem Amputationsstumpf abgeleitet werden, mit folgenden Schritten: jedem Sensorsignal werden eine Anzeigerichtung und ein Anzeigebetrag zugeordnet, die Anzeigerichtung repräsentiert genau ein Sensorsignal, der Anzeigebetrag repräsentiert die Intensität des jeweiligen Signals, die Anzeigerichtung und der Anzeigebetrag aller Sensorsignale werden gleichzeitig in Echtzeit auf einem Anzeigegerät als ein graphisches Objekt dargestellt.

Description

Verfahren zur Visualisierung mehrkanaliger Signale
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Visualisierung mehrkanaliger Sensorsignale, insbesondere myoelektrischer Signale, die über Elektroden von einer Gliedmaße oder einem Amputationsstumpf abgeleitet werden.
Angetriebene Prothesen, also Prothesen, die über einen motorischen Antrieb verfügen, um Komponenten zu einander zu verlagern, benötigen Steuerungssignale, damit die Antriebe wunschgemäß arbeiten. Eine Möglichkeit hierzu besteht darin, dass myoelektrische Signale über Elektroden abgeleitet und nach gegebenenfalls notwendiger Verstärkung über eine Steuereinrichtung als Impulse zur Aktivierung oder Deaktivierung von Antrieben verwendet werden. Zur Erzeugung aussagekräftiger, myoelektrischer Signale ist es notwendig, Muskeln oder Restmuskeln nach Amputationen zu kontrahieren. Aus dem Kontraktionsmuster können dann entsprechende Signale erzeugt werden, über die die Antriebe bewegt werden. Eine solche myoelektrische Prothesensteuerung kann bei Menschen mit Amputationen oder Dysmelien eingesetzt werden. Grundsätzlich ist eine entsprechende myoelektrische Steuerung angetriebener Orthesen ebenfalls möglich.
Je komplexer die Bewegungen der Prothesen oder Orthesen werden sollen, desto höher ist die Anzahl der benötigten Signale. Während es zum reinen Öffnen oder Schließen eines Greifers lediglich zwei Signale benötigt, steigt die Anzahl der benötigten Signale mit einer entsprechenden Steigerung der realisierbaren Funktionen. Die Steigerung der Signalanzahl kann durch eine Erhöhung der Kontraktionsmuster und/oder Erhöhung der Elektrodenanzahl erfolgen. Ungeachtet dessen ist es für den Patienten schwierig, gezielt Muskeln oder Restmuskeln anzuspannen, ohne dass eine optische Rückmeldung stattfindet. Unversehrte Menschen sehen, wie ihre Extremitäten auf ihren Willen, die Extremitäten auf eine bestimmte Art und Weise zu bewegen, reagieren. Wird ein Muskel angespannt, beispielsweise der Armbizeps, sieht und fühlt der Mensch eine Bewegung des Unterarmes. Insbesondere über eine sichtbare Rückkoppelung gedanklicher Kontraktionsbefehle in Gestalt von Bewegungen können koordinative Fähigkeiten verbessert werden. Bei fehlenden Gliedmaßen fällt die optische Rückkoppelung weg. Solche Patienten sehen keine Auswirkung ihres Bewegungswillens, obwohl dieser vorhanden ist und tatsächlich für eine Kontraktion der Muskeln oder der Restmuskeln sorgt. Die Wahrnehmung einer differenzierten, reproduzierbaren Auswirkung auf einen Bewegungswillen und eine Muskelkontraktion ist bei Rehabilitationsmaßnahmen und in der prothetischen Versorgung von Patienten außerordentlich wichtig.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine einfache und aussagekräftige Interpretation eines Bewegungswillens, insbesondere für eine nicht vorhandene Gliedmaße, bereitzustellen. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Verfahrens sind in den Unteransprüchen aufgeführt.
Das Verfahren zu Visualisierung mehrkanaliger Sensorsignale, die vom Körper aufgenommen werden, um die Muskelaktivität zu erfassen, z.B. myoelektrischer Signale, die über Elektroden von einer Gliedmaße oder einem Amputationsstumpf abgeleitet werden, sieht vor, dass jedem Signal eine Anzeigerichtung und ein Anzeigebetrag zugeordnet werden. Die Anzeigerichtung repräsentiert genau ein Signal, z.B. Elektrodensignal, der Anzeigebetrag repräsentiert die Intensität des Signals, also die Intensität der motorischen Aktivität des jeweiligen Muskels oder dessen Nerves, z. B: die Kontraktionsintensität des jeweiligen Muskels, der dem Sensor oder der Elektrode zugeordnet ist. Die Anzeigerichtung und der Anzeigebetrag aller Sensorsignale werden gleichzeitig in Echtzeit auf einem Anzeigegerät als ein graphisches Objekt dargestellt, so dass der Bewegungswillen sich in Gestalt zuordenbarer, reproduzierbarer Formen widerspiegelt. Der Patient erhält eine unmittelbare visuelle Rückkoppelung, da sämtliche Signale in Echtzeit auf einem Anzeigegerät, insbesondere einem Bildschirm, angezeigt werden. Jeweils unterschiedliche Bewegungswillen, beispielsweise "Faust ballen" oder "Handgelenk beugen", erzeugen unterschiedliche Objekte, wobei sich sowohl die Form als auch die Größe unterscheiden können. Durch die Anzeige des graphischen Objektes, das in Abhängigkeit von der Art und Intensität der motorischen Aktivität oder der Muskelkontraktion auf einem Anzeigegerät in Echtzeit dargestellt wird, erfolgt eine unmittelbare Rückkoppelung des Bewegungswillens in visueller Form. Der Patient sieht, was er ausführen möchte oder tun würde, wenn die Gliedmaße unbeeinträchtigt wäre.
Bevorzugt ist das graphische Objekt als ein zweidimensionaler Graph, insbesondere als ein Polygon dargestellt, da eine solche zweidimensionale Darstellung sehr einfach von einem Patienten aufgenommen werden kann. Solche einfachen geometrischen Formen, also Vielecke, sind wesentlich übersichtlicher als übereinander gelagerte Kurven, die in Abhängigkeit von der Zeit eine Elektrodenintensität anzeigen. Darüber hinaus ist mit der Darstellung als einem graphischen Objekt eine hohe Wiedererkennbarkeit gegeben, bei gleichzeitig vorhandener Möglichkeit, eine Vielzahl an Elektrodensignalen darstellen zu können. Die Darstellung des Bewegungswillens erleichtert die Reproduzierbarkeit des Kontraktionsmusters.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass auf dem Anzeigegerät Referenzobjekte gleichzeitig mit dem graphischen Objekt angezeigt werden. Auf diese Weise ist es möglich, bestimmte Zielkontraktionen einzuüben und dem Patienten die Möglichkeit zu geben, die aktuelle Kontraktion so zu verändern, bis sie mit der Referenzkontraktion übereinstimmt oder dieser nahe kommt. Die Referenzobjekte können entweder vorgegeben oder während vorhergehender Analysesitzungen abgespeichert und zur Parametrisierung einer Prothesen- oder Orthesensteuerung verwendet werden. Gefundene oder festgelegte Referenzkontraktionen oder Referenzmuster werden gleichzeitig mit dem aktuellen Kontraktionsmuster dargestellt, wodurch sowohl der Patient als auch ein Orthopädiemechaniker oder Arzt die Reproduzierbarkeit und Abweichungen begutachten können. Der Patient kann dadurch seine Kontraktionen gezielt trainieren und weiter differenzieren. Zusätzlich kann die Visualisierung der Kontraktionsmuster parallel zu einer Aktivierung einer Prothese oder Orthese betrieben werden, wodurch gleichzeitig erkannt werden kann, welches Objekt welche Bewegung an der Prothese oder Orthese auslöst. Somit kann eine Abweichung zwischen der tatsächlichen Kontraktion, der Referenzkontraktion und der Aktion der Prothese oder Orthese visualisiert und rückgekoppelt werden, um eine Verbesserung der Steuerungsqualität zu erreichen. Zur Erhöhung der Unterscheidbarkeit wird das Referenzobjekt in einer anderen Farbe und/oder Intensität als das grafische Objekt dargestellt, um leichter eine Zuordnung zwischen der aktuellen Kontraktion und der gewünschten bzw. Referenzkontraktion zu erzielen. Grundsätzlich ist es auch möglich, dass das Referenzobjekt und/oder das grafische Objekt farblich oder intensitätsmäßig hervorgehoben werden, wenn das erfasste Kontraktionsmuster dem Referenzmuster entspricht oder diesem ausreichend nahe kommt. Dadurch wird dem Patienten gezeigt, dass eine hinreichende Eindeutigkeit der Bewegungsabsicht mit der Kontraktion besteht.
Der Anzeigebetrag kann normiert werden, um den Einfluss der Kontraktionsintensität auf die Objektform eindeutig und sofort ersichtlich darzustellen.
Neben der Ableitung der Sensorsignale über Oberflächenelektroden können auch Signale von Myosensoren, Neurosensoren, Drucksensoren und/oder Dehnungssensoren verwendet werden, um die motorische Aktivität zu erfassen.
Nachfolgend wird das Verfahren anhand von beigefügten Figuren näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 - eine erste Darstellung einer Darstellung mit Referenzkontraktion und abgeleiteter Kontraktion mit vier Elektroden;
Figur 2 - eine anatomische Interpretation der Elektrodenanordnung gemäß Figur 1 ; sowie
Figur 3 - erzeugte Referenzkontraktionen für acht Elektroden.
In der Figur 1 ist ein grafisches Objekt 1 dargestellt, das eine aktuelle Kontraktion von Muskelgruppen widerspiegelt. An der Gliedmaße, vorliegend ein Unterarm, wurden vier Elektroden zur Ableitung myoelektrischer Signale angeordnet. Jede Elektrode repräsentiert dabei jeweils einen Eckpunkt 2, 3, 4, 5, über die das grafische Objekt 1 der aktuellen Kontraktion dargestellt wird. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das grafische Objekt 1 als ein Viereck ausgebildet, wobei jedem Eckpunkt 2, 3, 4, 5 eine Anzeigerichtung zugeordnet wird. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel entsprechen die Anzeigerichtungen sich kreuzenden Achsen, sodass die erste Elektrode der Achse auf 0° ausgehend von dem Mittelpunkt zugeordnet wird, die zweite Elektrode 3 der Achse auf 90°, der dritten Elektrode 4 der Achse auf 180° und der vierten Elektrode 5 auf 270°. Die jeweiligen Eckpunkte 2, 3, 4, 5 sind durch Linien miteinander verbunden, sodass sich als grafisches Objekt 1 ein Viereck ausbildet. Die Entfernung der Eckpunkte 2, 3, 4, 5 von dem Mittelpunkt gibt die Intensität der Kontraktion an. Wird die dem ersten Eckpunkt 2 zugeordnete Elektrode nicht mit einem myoelektrischen Signal versorgt, also wird der der Elektrode zugeordnete Muskel nicht kontrahiert, liegt der erste Eckpunkt 2 auf oder sehr nahe bei dem Mittelpunkt, erfolgt eine intensive Kontraktion wandert der erste Eckpunkt 2 weiter nach außen. Die Darstellung der abgeleiteten Elektrodensignale in Gestalt des grafischen Objektes 1 erfolgt in Echtzeit, so dass ohne Zeitverzögerung ein Patient die visuelle Rückmeldung erhält, wie die aktuelle Muskelkontraktion auf dem Anzeigegerät aussieht.
Ebenfalls dargestellt ist ein Referenzobjekt 10, das ständig an dem Anzeigegerät angezeigt wird. Dieses Referenzobjekt 10 ist in einer anderen Farbe und/oder einer anderen Intensität als die aktuelle Kontraktion beim grafischen Objekt 1 dargestellt. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die aktuelle Kontraktion recht gut an das Referenzobjekt angenähert, lediglich die Elektrode zu dem ersten Eckpunkt 2 weist einen zu starken Ausschlag auf, so dass hier eine zu hohe Kontraktion des zugehörigen Muskels vorliegt.
In der Figur 2 ist eine anatomische Interpretation der oben beschriebenen Darstellung gezeigt. Jedem Eckpunkt 2, 3, 4, 5 wird eine Elektrode 20, 30, 40, 50 zugeordnet, die an einem Unterarm befestigt sind. Die Anordnung der Elektroden ist der schematischen Schnittdarstellung durch den Unterarm mit den entsprechenden Muskeln zu entnehmen. Durch diese anatomische Interpretation der Signale ist es möglich, die Anordnung der Elektroden in Abhängigkeit von den tatsächlich ermittelten Signalen zu verändern oder den Patienten dahingehend zu schulen, andere Bewegungs- und Muskelkontraktionsmuster einzuüben. Ein Ziel der Erfindung ist es, eine an den Patienten angepasste Steuerung einer Prothese oder Orthese bereitzustellen. Hierzu ist es notwendig, dass verschiedene Kontraktionsmuster reproduzierbar von dem Patienten erfasst werden, sodass beispielsweise nach dem gedanklichen Befehl "Fast ballen" ein wiederholbares Kontraktionsmuster erzeugt wird, das zu einer korrespondierenden Prothesensteuerung führt, sodass eine Prothesenhand geschlossen wird.
Jede Elektrode 20, 30, 40, 50 legt mit ihrer Position und Signalintensität eine Eckpunkt des Objektes 1 fest. Alle Eckpunkte zusammen definieren das grafische Objekt 1. Das Objekt 1 behält seine Form für eine bestimmte Bewegung oder ein bestimmtes Kontraktionsmuster auch dann bei, wenn die Beträge gleichermaßen verändert werden. Es wird einzig in seiner Größe skaliert. Eine Formveränderung findet dann statt, wenn die Beträge nicht gleichmäßig verändert werden. Die Elektrodensignale werden nicht mehr über die Zeit dargestellt, wie es aus dem Stand der Technik bekannt ist, wodurch die Komplexität für den Betrachter reduziert wird. Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, die Elektrodensignale durch übereinandergelegte Zeitgraphen darzustellen. Jeder Graph hat üblicherweise eine eigene Farbe zur besseren Unterscheidung. Zwei oder drei Signale können als Kontraktionsmuster noch erfasst werden, für größere Anzahlen an Signalen und Elektroden wird dies wesentlich schwieriger. Darüber hinaus kann über zeitabhängige Kurven keine Referenzkontraktion dargestellt werden. Ebenfalls ist eine grafische Trennung zwischen der Kontraktionsstärke und der Art der Kontraktion nur schwierig zu lösen. Bislang werden zur Klassifizierung eines Kontraktionsmusters komplexe, schwellwertbasierte Regeln aufgestellt, deren manuelle Auswertung im Zeitgraph außerordentlich mühsam ist. Eine Beurteilung der Kontraktionen ist nur über eine Prothesenfehlfunktion möglich. Demgegenüber wird in der dargestellten Erfindung die Zeit nicht mehr dargestellt, wodurch die Komplexität der Wahrnehmung für den Betrachter reduziert wird.
Wie in dem Beispiel der Figur 1 gezeigt, besteht dieses Objekt bevorzugt aus mehren Eckpunkten, ein Eckpunkt für jede Elektrode. Dieses Polygon ist ohne technisches Verständnis, Schulung oder sonstiges Vorwissen intuitiv und auf einen Blick als Kontraktionsmuster interpretierbar, wodurch auch der Bewegungswille eine visuelle Rückkoppelung erhält. Die Erfindung gibt dem Patienten die sichtbare Auswirkung seines Bewegungswillens zurück, wodurch er seine Handlung, nämlich die Kontraktion der Muskeln, anpassen und gezielt differenzieren kann. Darüber hinaus erlaubt die Darstellung die Bewertung und das Training der Reproduzierbarkeit des Kontraktionsmusters, sodass eine zuverlässige Klassifizierung mit einer geringen Fehlerrate bei der Prothesensteuerung und damit auch ein noch nie da gewesenes Maß an Akzeptanz der Prothese oder Orthese erreicht werden kann.
Wenn die räumliche Positionierung der Elektroden in der gleichen Reihenfolge wie die Signaldarstellung erfolgt, wie es in den Figuren 1 und 2 der Fall ist, sind auch Rückschlüsse auf die Anatomie möglich. So kann beispielsweise das Ausmaß eines Übersprechens zwischen zwei benachbarten Signalen erfasst werden oder es können anhand von Schnittbildern Kontraktionsmuster auf deren Erzeugermuskeln zurückgeführt werden.
Darüber hinaus können Patienten mit Fehlbildungen, die im Gegensatz zu Amputationspatienten naturgemäß keine Phantomwahrnehmung haben, durch die Erfindung überhaupt erst eine differenzierte Kontraktion und damit einen Bewegungswillen erlernen. Durch die visuelle Rückkoppelung ist es möglich, dass Patienten mit Dysmelien sich an ein gewünschtes Kontraktionsmuster und damit an eine eigentliche Bewegung annähern, wodurch im Ergebnis eine zweckmäßige, differenzierbare Kontraktion erlernt wird.
In der Figur 3 sind fünf Referenzkontraktionen dargestellt, die auf der Grundlage von acht Elektroden erzeugt wurden. Anhand dieser Referenzkontraktionen kann dessen Erzeuger seine Kontraktionsmuster trainieren.
Die Darstellung eines Kontraktionsmusters als ein einziges Objekt ermöglicht es, dass ein Patient unmittelbar und ohne technisches Verständnis eine Bewertung aller Signale vornehmen kann. Aus der Darstellung als ein einziges graphisches Objekt kann unmittelbar die Bewegungsabsicht des Patienten entweder von dem Patienten selbst oder von einem Orthopädiemechaniker oder einem Fachmann zur Einstellung einer Prothesen- oder Orthesensteuerung erkannt werden. Das dargestellte Objekt ist bevorzugt ein Polygon, kann aber auch als eine dreidimensionale Darstellung vorgesehen sein, dessen Form dem Kontraktionsmuster, also der Art der gewünschten Bewegung, und dessen Größe der Kontraktionsstärke, also der Intensität der Muskelanspannung, entspricht.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Visualisierung mehrkanaliger Sensorsignale, die vom Körper aufgenommen werden, zur Erfassung einer Muskelaktivität mit folgenden Schritten:
• jedem Signal werden eine Anzeigerichtung und ein Anzeigebetrag zugeordnet
• die Anzeigerichtung repräsentiert genau ein Signal
• der Anzeigebetrag repräsentiert die Intensität der motorischen Aktivität entweder des jeweiligen Muskels oder dessen Nerv
• die Anzeigerichtung und der Anzeigebetrag aller Signale werden gleichzeitig in Echtzeit auf einem Anzeigegerät als ein graphisches Objekt dargestellt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das graphische Objekt als ein zweidimensionaler Graph, insbesondere ein Polygon dargestellt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Anzeigegerät Referenzobjekte gleichzeitig mit dem Objekt angezeigt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Referenzobjekt in einer anderen Farbe, einem anderen Muster und/oder einer anderen Intensität als das Objekt dargestellt wird.
5. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anzeigebetrag normiert wird.
6. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass gleichzeitig mit der Visualisierung eine Prothesen- oder Ortheseneinrichtung mit den Signalen gesteuert wird.
7. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Sensorsignale myoelektrische Signale, Signale von Myosensoren, Neurosensoren, Drucksensoren und/oder Dehnungssensoren verwendet werden.
EP09777033A 2008-08-07 2009-07-08 Verfahren zur visualisierung mehrkanaliger signale Withdrawn EP2317910A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102008036714A DE102008036714A1 (de) 2008-08-07 2008-08-07 Verfahren zur Visualisierung mehrkanaliger Signale
PCT/EP2009/004935 WO2010015305A1 (de) 2008-08-07 2009-07-08 Verfahren zur visualisierung mehrkanaliger signale

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP2317910A1 true EP2317910A1 (de) 2011-05-11

Family

ID=41082381

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP09777033A Withdrawn EP2317910A1 (de) 2008-08-07 2009-07-08 Verfahren zur visualisierung mehrkanaliger signale

Country Status (4)

Country Link
US (1) US9566016B2 (de)
EP (1) EP2317910A1 (de)
DE (1) DE102008036714A1 (de)
WO (1) WO2010015305A1 (de)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009030217A1 (de) 2009-06-23 2011-01-05 Otto Bock Healthcare Products Gmbh Verfahren zum Einrichten einer Steuerung und orthopädietechnische Einrichtung
DE102011114920B4 (de) 2011-10-06 2013-06-20 Otto Bock Healthcare Gmbh Protheseneinrichtung
DE102015001967A1 (de) 2015-02-19 2016-08-25 Reinhard VI Müller Steuerbare Vorrichtung,insbesondere steuerbare Prothese, steuerbare Orthese oder steuerbares Implantat
DE102018111241B3 (de) 2018-05-09 2019-08-29 Otto Bock Healthcare Products Gmbh Verfahren zum Einrichten eines myoelektrisch gesteuerten Prothesensystems, Prothesensystem, Oberflächenelektrodenanordnung, Elektrode und Sicherungselement
IT202000023011A1 (it) 2020-09-30 2022-03-30 Bionit Labs S R L Dispositivo protesico a comando mioelettrico e metodo per la calibrazione ed utilizzo di detto dispositivo

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004024769A (ja) * 2002-06-28 2004-01-29 Tokyo Metropolis 前腕の動作に伴う筋活動の測定方法及びその装置
US20080058668A1 (en) * 2006-08-21 2008-03-06 Kaveh Seyed Momen Method, system and apparatus for real-time classification of muscle signals from self-selected intentional movements

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5085225A (en) * 1990-05-30 1992-02-04 Trustees Of Boston University Electrode matrix for monitoring back muscles
US5341813A (en) * 1993-03-19 1994-08-30 Liberty Mutual Insurance Co. Prosthetics electrode array diagnostic system
DE19521464C2 (de) * 1995-06-13 1999-08-19 Leuven K U Res & Dev Verfahren zur Steuerung der Kniebremse eines Prothesen-Kniegelenkes sowie Oberschenkelprothese
US6047202A (en) * 1997-04-15 2000-04-04 Paraspinal Diagnostic Corporation EMG electrode
EP1240864A1 (de) 2001-03-13 2002-09-18 Wiltronic AG Vorrichtung und Verfahren zum selektiven Training von Muskeln
EP1252871A1 (de) * 2001-03-30 2002-10-30 I.N.A.I.L. Centro per la Sperimentazione ed Applicazione di Protesi e Presidi Ortopedici per Gli Informtuni Sul Lavoro System zum Kontrollieren und Überwachen von Fuktionsvorrichtungen für Invaliden mit energie von ausserhalb des Körpers und Verfaheren für deren Fernkontrolle
WO2003005887A2 (en) * 2001-07-11 2003-01-23 Nuvasive, Inc. System and methods for determining nerve proximity, direction, and pathology during surgery
US7563234B2 (en) * 2002-01-29 2009-07-21 Oregon Health & Science University Electromyographic (EMG) feedback during AMES treatment of individuals with severe neuromuscular deficits
JP5184520B2 (ja) * 2006-06-02 2013-04-17 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ バイオフィードバックシステム及びディスプレイデバイス
US7528354B2 (en) 2006-06-05 2009-05-05 Nokia Corporation Method and device for position sensing of an optical component in an imaging system
JP4851298B2 (ja) * 2006-10-31 2012-01-11 富士フイルム株式会社 放射線断層画像生成装置
US8792977B2 (en) * 2007-08-31 2014-07-29 Tokyo Metropolitan Institute Of Medical Science Quantitative motor function evaluation system

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004024769A (ja) * 2002-06-28 2004-01-29 Tokyo Metropolis 前腕の動作に伴う筋活動の測定方法及びその装置
US20080058668A1 (en) * 2006-08-21 2008-03-06 Kaveh Seyed Momen Method, system and apparatus for real-time classification of muscle signals from self-selected intentional movements

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of WO2010015305A1 *

Also Published As

Publication number Publication date
US9566016B2 (en) 2017-02-14
US20110134139A1 (en) 2011-06-09
WO2010015305A1 (de) 2010-02-11
DE102008036714A1 (de) 2010-02-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1500067B1 (de) Verfahren und vorrichtung zum erlernen und trainieren zahnärztlicher behandlungsmethoden
DE69738073T2 (de) System für das training von personen zum durchführen von minimal invasiven chirurgischen prozeduren
WO2016120110A1 (de) Teleoperationssystem mit intrinsischem haptischen feedback durch dynamische kennlinienanpassung für greifkraft und endeffektorkoordinaten
DE69532536T2 (de) Vorrichtung mit mechanischem eingang/ausgang für rechnersysteme mit einer schnittstelle für flexible langgestreckte gegenstände
WO2010015305A1 (de) Verfahren zur visualisierung mehrkanaliger signale
EP0203156A1 (de) Greiferhand bei einem manipulator.
EP1827228B1 (de) Vorrichtung und verfahren zum bestimmen wenigstens eines charakteristischen punktes eines orthopädisch zu vermessenden gelenks
EP1721572A1 (de) Verfahren und Gerät zur Haltungs- und/oder Bewegungskorrektur von Körperteilen
DE202007008887U1 (de) Vorrichtung für ein Training und/oder eine Analyse des Bewegungsapparats eines Benutzers
DE102004020817B4 (de) Vorrichtung zur Beeinflussung einer Kopfbewegung einer Person
EP3307159B1 (de) Verfahren sowie vorrichtung zur bestimmung einer gewollten bewegung einer gliedmasse
DE102016205849B4 (de) Virtual Reality-System und Verfahren zum Betreiben eines solchen
DE2807700A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum testen der reaktions- und konzentrationsfaehigkeit von versuchspersonen
DE102008049563A1 (de) Verfahren zur Auswertung wenigstens eines Bilddatensatzes
DE102012103971A1 (de) Verfahren und Testeinrichtung zur Durchführung von Tests mit einer Prothese
EP4104162A1 (de) Verfahren und anordnung zur simulation neurochirurgischer und orthopädischer wirbelsäulen- und zerebral-chirurgie
AT521791B1 (de) Rückmeldungssystem für eine Prothese, insbesondere für eine Armprothese, und Verfahren zum Erzeugen eines Stimulus für den Träger der Prothese mittels eines solchen Rückmeldungssystems
DE102016008348B3 (de) Kontrolle einer Trainingsbewegung
EP0700694A1 (de) Trainings- und Diagnoseverfahren
AT520385A1 (de) Vorrichtung mit einer Erfassungseinheit für die Position und Lage einer ersten Gliedmasse eines Benutzers
DE19722740C1 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Messung von affektiven Reaktionen einer Testperson
DE2016295A1 (de) Taktile Rückmeldeeinrichtung für künstliche menschliche Gliedmaßen, insbesondere Kunsthände
DE10202503A1 (de) Interaktiver Geburtensimulator
DE102019001732A1 (de) Beckenboden-Trainingsgerät
WO2021204690A1 (de) Aktuierbare protheseneinrichtung, elektronische datenverarbeitungseinrichtung und verfahren zum aktuieren einer protheseneinrichtung

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20110131

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO SE SI SK SM TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: AL BA RS

DAX Request for extension of the european patent (deleted)
17Q First examination report despatched

Effective date: 20120210

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20140225