当前肌电假肢手使患者能够完成许多日常生活活动从而实现生活自理。然而,尽管现在的肌电假肢可以为假肢使用者提供直觉控制接口,但是目前尚无可用的系统允许假肢通过感觉反馈实现对周围环境的直觉感知。感觉反馈对于假肢的使用者来说非常重要,它不但可以增加使用者对肢体的感觉,减少幻肢痛的发生,而且可以通过闭合环路提高使用者对假肢的控制能力。
表皮电刺激是一个有前景的方法,它可以为截肢患者提供感觉反馈,从而闭合上肢假肢系统的环路。然而,使用电刺激的一个缺点是在刺激的同时会产生刺激假象从而干扰用于控制假肢的肌电图信号。
为了调查刺激假象对肌电图(EMG)信号分类的影响并明确抵消各种类型刺激假象的实际方案以恢复肌电假肢的控制表现,来自德国 Georg-August 大学 Göttingen 大学医学中心神经康复工程系的 Cornelia 及其同事进行了相关研究,并将研究成果发表于 2015 年 9 月份的 IEEE Trans Neural Syst Rehabil Eng 期刊上。
在本研究中,当 EMG 信号被刺激假象破坏时,用三个分割数据的方法消除假象被作为一种简单的方法来储存假肢控制识别模式。用一串刺激条件和使用四个特征性设置,包括时间和频率两个主要特征来测试该方法。为此,6 个双通道 EMG 通道用于甄别 8 个运动和抓握,其中也包括自然休息状态。为运动分类进行数据准备时,使用三种方法分割和抵消被假象电刺激污染的信号并对这三种方法进行互相比较。
结果证明使用该方法后,即使存在刺激假象,在所有的情况下都是可以被抵消并且假肢运动控制分类表现也得以提高。在某些情况下,抵消假象的假肢控制分类表现是处于基线水平(即无假象数据)。能够完全抵消假象而实现假肢运动控制表现最佳的脉冲时长和频率分别是 400us 和 150 Hz。
研究显示在广泛的条件下,该抵消假象的数据处理方式可以作为一个切实可行的解决方案,它可用于消除刺激假象对 EMG 模式分类的负面影响从而使配有电触觉反馈的肌电假体的环路闭合。