ศูนย์การศึกษาต่อเนื่องของแพทย์ สำนักงานเลขาธิการแพทยสภา : Doctor's knowledge based center

กรณีศึกษา:สัญญาณกล้ามเนื้อจากคนปกติกับการเดิน

การทดลองนี้ศึกษาความเป็นไปได้ในการจำแนกเฟสการเดินโดยใช้สัญญาณกล้ามเนื้อ มีการเก็บสัญญาณกล้ามเนื้อจากมัดกล้ามเนื้อ Rectus femoris, Vastus medialis และ Bicep femoris ของคนปกติที่เดินบนสายพานในระดับเอียงที่แตกต่างกัน ดังแสดงในรูปที่ 6

$\"\"$

รูปแสดงตำแหน่งของกล้ามเนื้อที่ใช้ในการวัดสัญญาณ

$\"\"$

โดยใช้เครื่องรับสัญญาณที่สร้างขึ้นเอง จะเห็นว่าคุณภาพของสัญญาณกล้ามเนื้อที่ได้ด้อยกว่าอย่างชัดเจนเมื่อเทียบกับเวลาที่ใช้เครื่องรับสัญญาณแบบไร้สาย Zero-wire จากนั้น ได้ทำการกำหนดเฟสของการเดินโดยใช้ข้อกำหนดของการข้ามผ่านค่าที่ตั้งไว้หรือ Threshold crossing ทั้งนี้และทั้งนั้น ผจะต้องปรึกษาแพทย์ผู้เชี่ยวชาญอีกครั้งว่ารายละเอียดของเฟสที่กำหนดถูกต้องและเหมาะสมเพียงใด ข้อมูลอ้างอิงจากการทบทวนงานวิจัยก่อนหน้านี้ อธิบายการแบ่งเฟสการเดินของอุปกรณ์ HAL exoskeleton และขาเทียมของศาสตราจารย์ Hurr แห่ง MIT ออกเป็น 3 และ 5 ช่วง ตามลำดับ ทั้งคู่ใช้เทคนิค Threshold crossing เช่นเดียวกัน

$\"\"$

หมายเหตุ ช่องสัญญาณที่ 1, 2 และ 3 ได้จากกล้ามเนื้อ Vastus medialis, Bicep femoris และ Rectus femoris ตามลำดับ รูปแสดงสัญญาณกล้ามเนื้อก่อนและหลังผ่าน Signal processing

$\"\"$

จากคำแนะนำของคุณหมอผู้ชำนาญการในเรื่องนี้ ทำให้ผเราทราบว่า จุดสำคัญของเฟสการเดิน คือ การรักษาสภาพการเคลื่อนไหวของผู้พิการให้ปลอดภัยอยู่ตลอดเวลา ดังนั้น เฟสที่สำคัญจึงได้แก่ Heel strike หรือ Initial contact ซึ่งเป็นช่วงที่ส้นเท้าเริ่มสัมผัสพื้น เกิดขึ้นในช่วงประมาณ 2% ของวัฏจักรการเดิน

$\"\"$

       กรณีศึกษา: สัญญาณกล้ามเนื้อจากผู้พิการ

       การทดลองนี้ถูกออกแบบให้เปรียบเทียบสัญญาณกล้ามเนื้อ Hamstring และ Rectus femoris ที่วัดได้จากขาข้างที่เป็นปกติและข้างที่เกิดความพิการของผู้พิการที่สวมใส่ข้อเข่าเทียม สัญญาณกล้ามเนื้อจากช่องสัญญาณ 1 และ 2 ได้จากขาข้างที่มีความพิการในขณะที่สัญญาณกล้ามเนื้อจากช่องสัญญาณ 3 และ 4 ได้จากขาปกติ ทีมวิจัยเห็นพ้องกันว่ารูปร่างสัญญาณที่ได้จากขาข้างที่มีความพิการน่าจะเกิดจากสิ่งรบกวนแวดล้อม ไม่ว่าจะเป็นแรงสั่นสะเทือนจากการเดินและการสั่นสะเทือนของกล้ามเนื้อที่เกิดการเคลื่อนที่ขณะเดิน การทดลองนี้สรุปได้ว่าการใช้สัญญาณกล้ามเนื้อในลักษณะดังแสดงไม่เหมาะสมต่อการนำไปใช้ควบคุมความหน่วงของอุปกรณ์ข้อเข่าเทียม

$\"\"$

รูปแสดงการติดตั้งอิเล็กโทรดบน Hamstring และ Rectus femoris

$\"\"$

สัญญาณกล้ามเนื้อจากช่องสัญญาณ 1 และ 2 ได้จากขาข้างที่มีความพิการในขณะที่สัญญาณกล้ามเนื้อจากช่องสัญญาณ 3 และ 4 ได้จากขาปกติ ทีมวิจัยเห็นพ้องกันว่ารูปร่างสัญญาณที่ได้จากขาข้างที่มีความพิการน่าจะเกิดจากสิ่งรบกวนแวดล้อม ไม่ว่าจะเป็นแรงสั่นสะเทือนจากการเดินและการสั่นสะเทือนของกล้ามเนื้อที่เกิดการเคลื่อนที่ขณะเดิน การทดลองนี้สรุปได้ว่าการใช้สัญญาณกล้ามเนื้อในลักษณะดังแสดงไม่เหมาะสมต่อการนำไปใช้ควบคุมความหน่วงของอุปกรณ์ข้อเข่าเทียม

$\"\"$

รูปแสดงการเปรียบเทียบสัญญาณกล้ามเนื้อจากขาทั้งสองข้าง

$\"\"$

งานวิจัยหลายงานแสดงให้เป็นความเป็นไปได้ของการนำสัญญาณกล้ามเนื้อมาใช้ในการควบคุม ดังแสดงในตารางที่ 1 อย่างไรก็ตาม ผู้วิจัยอยากเน้นย้ำถึงความสำคัญของการเก็บสัญญาณกล้ามเนื้อ เพราะปัจจัยสำคัญของความสำเร็จที่แสดงในงานวิจัยต่างๆ ได้มาจากการที่มีสัญญาณกล้ามเนื้อที่ดี ซึ่งเป็นผลโดยตรงที่ทำให้เทคนิคที่ใช้ในการวิเคราะห์ จำแนกและประมวลผลไม่จำเป็นต้องซับซ้อนมากนัก และเป็นผลต่อเนื่องที่ทำให้เวลาที่ใช้ในขั้นตอนต่างๆ ดังที่กล่าวมาไม่มาก (น้อยกว่า 125 มิลลิวินาที)

$\"\"$

รูปแสดงตัวอย่างการใช้งานสัญญาณกล้ามเนื้อ

$\"\"$

การใช้สัญญาณกล้ามเนื้ออาจไม่มีความเหมาะสมต่อการควบคุมความหน่วงของข้อเข่าเทียม อย่างไรก็ดี งานวิจัยและพัฒนาข้อเข่าเทียมให้สามารถทำงานได้อย่างอัตโนมัติหรือกึ่งอัตโนมัติเพื่อให้มีประสิทธิภาพสูงขึ้น ยังคงเป็นเรื่องที่น่าสนใจ การนำ Sensory feedback และ Internal oscillator มาพิจารณาร่วมกับข้อมูลการเคลื่อนไหวอื่นๆ ถือเป็นทางเลือกหนึ่งที่น่าสนใจอย่างยิ่ง

ข่าวประชาสัมพันธ์

หน้าแรก / ข่าวประชาสัมพันธ์

ข่าวประชาสัมพันธ์

หน้าแรก / ข่าวประชาสัมพันธ์

ข่าวประชาสัมพันธ์

เทคโนโลยีกายอุปกรณ์เทียม ตอน 2//ดร.ชิต เหล่าวัฒนา