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假肢只能恢复因截肢而丧失的部分功能

假肢只能恢复因截肢而丧失的部分功能。但是,将来自前臂肌肉的电信号与其他信息来源(例如眼动追踪)结合起来,可以提供更好的假体。由SNSF资助的研究使专家可以访问有价值的新数据。

手的34条肌肉和20条关节使动作非常精确和复杂,这对于每天与环境以及与他人的交互至关重要。因此,截肢对人的一生具有严重的生理和心理影响。肌电假手通过记录皮肤上的肌肉电信号来工作,可使截肢者恢复失去的功能。但是,灵活性通常受到限制,仅来自前臂的电信号的可变性有时就使假肢不可靠。

商业信息学教授HenningMüller正在研究如何将肌电信号中的数据与其他信息源相结合来改善假体质量。Müller现在已向科学界提供了一个数据集,该数据集包括眼睛跟踪和计算机视觉以及肌电图和加速度传感器数据。由瑞士国家科学基金会(SNSF)资助的这项工作的结果刚刚发表在《自然科学数据》上。

凝视凝视

“我们的眼睛以称为扫视的快速运动不断地运动。但是,当您去抓住一个物体时,您的眼睛会注视它数百毫秒。因此,眼动追踪提供了有关检测一个人想要抓住的物体和物体的有价值的信息。可能需要手势。”日内瓦大学医学院教授Müller说道。此外,与截肢的肌肉萎缩并发送变化的肌电信号不同,凝视保持恒定。计算机视觉,即对视野中物体的计算机识别,也可以与眼睛跟踪一起使用,以部分地使假手自动化。

为了将常见的手势与截肢的肌肉信息和这些新数据源相关联,Müller在相同的实验环境中研究了45人(15名截肢者和30名身体健全的受试者)。每个参与者的前臂上贴有12个电极,手臂和头上贴有加速度传感器。眼动追踪眼镜记录了眼睛的运动,而参与者则进行了10种常见的运动来抓握和操纵物体,例如拿起铅笔或叉子或玩球。这些动作是与位于瓦莱州HES-SO的物理疗法研究所合作确定的。手势的计算机建模使Müller能够建立新的包含各种类型数据的手部运动的多模式数据集。计算机视觉和头部运动测量。

免费访问数据

这项在HES-SO,苏黎世大学医院和米兰意大利技术学院的多学科研究是Sinergia计划的一部分。Müller说:“这是两年的数据采集所产生的重要工作。” “重要的是,我们可以通过意大利的帕多瓦大学与截肢者接触。在瑞士,很难找到大量的这类研究志愿者,因此大多数数据集仅基于三到四个参与者。” 新数据集的另一个优点是截肢者的样本与对照组相当,而以前的研究则没有。使用此数据将可以更好地了解截肢的后果。

该数据集为智能肌电修复手的制造提供了前景。“通过整合眼动追踪中的信息,我们可以改善假肢的功能,从而改善被截肢者的舒适度和独立性,”Müller说。这项重要的工作现已免费提供给科学界。来自世界各地的一千多个研究小组已经访问了先前项目中开发的较旧版本的数据集。

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