Brain-Computer Interface Based Triggering Functional Electrical Stimulation Device for Foot Drop Rehabilitation

الموضوعات

علوم تطبيقية وتكنولوجية

الملخص

Functional Electrical Stimulation (FES) is considered to be the most effective treatment for the foot drop patients with severe hemiplegia. The FES technique uses smearing harmless levels of electric current to activate the impaired or disabled neuromuscular system in order to accomplish the lost function. The combination of the two technologies of Brain Computer Interface (BCI) with the FES has been created as an enhancement to functional electrical stimulation therapy technique in which activation of the stimulation was achieved by identifying changes in the Electroencephalogram (EEG) oscillatory activity indicating the attempt to move. The objective of this study was to generate better rehabilitation BCI based method for foot drop patients due to stroke through integrating BCI and FES technologies. Graz dataset ‘A’ has been used, processed and analyzed using MATLAB Mathworks and the open-source toolbox BioSig to load and open the signals after the appropriate preprocessing. Then, EEG data was classified into either “idling” or “dorsiflexion” state using Linear Discriminant Analysis (LDA) according to their selected features based on the spectral information using the Power Spectrum Density (PSD) as a frequency domain analysis method. The LDA classifier had been applied to maximize the distance between the two classes means and minimize the inter class variance, while PSD has been implemented to present at which frequency range variations were strong. The performance of the developed method recorded an efficient computational time, and approved great performance by achieving 79%, 99.7%, 87.9%, 98.9%, 89.4%, for sensitivity, specificity, F1 factor, precision, and the area under the curve respectively, with 95.6%, classification accuracy. For further future works, the study recommended building a low-cost electric circuit of FES device to import the output of the BCI triggering signal as a control signal, and comparing BCI to flex sensor triggering signal according to FES factors such as waveform, amplitude, pulse duration, frequency, ramp up/down, on/off time, and polarity.

روابط وملفات

التعريف والنوع

رقم الوثيقة

07065a46-c69a-453f-9f15-be9c33e42375

رقم العقد

0

نوع الوسائط

Crawler

نوع المحتوى

الرسائل العلمية

صيغة المصدر

رسائل ماجيستير

نوع الملف

pdf text

أسماء الملفات

2202953_1.pdf

بيانات النشر

ترجمة العنوان

نظام موائمة العقل بالحاسوب القائم على تشغيل جهاز التحفيز الكهربائي الوظيفي لإعادة تأهيل تدلي القدم

ألقاب المؤلفين

[{"name_ar":" Salma Mahgoub Hussein Ahmed","title_ar":"اعداد","title_en":"Preparation"},{"name_ar":"Magdi B. M. Amien ","title_ar":"اشراف","title_en":"Supervision"},{"name_ar":"Yousif Elhadi Elsideag Ahmed","title_ar":"اشراف","title_en":"Supervision"}]

اللغة

English

المصدر والدورية

اسم المصدر

Brain-Computer Interface Based Triggering Functional Electrical Stimulation Device for Foot Drop Rehabilitation

المحتوى والصفحات

عدد الصفحات

0

ترجمة الملخص

جهاز التحفيز الكهربائي الوظيفي يعتبر العلاج الأكثر فعالية لمرضى تدلي القدم نتيجة لحالة الشلل النصفي الحاد. وهو تقنية تستخدم فيها ضربات على مستويات غير ضارة من التيار الكهربائي لتنشيط الجهاز العصبي العضلي المعطل من أجل إنجاز الوظيفة المفقودة .تم الجمع بين التقنيتين، موائمة العقل بالحاسوب وتقنية العلاج بجهاز التحفيز الكهربائي الوظيفي كتعزيز لعميلة إعادة تأهيل مرض تدلي القدم من خلال التعرف على التغيير ات التي تحدث في الترددات الكهربية لإشارات المخ التي تشير إلى أن المريض ينوي على التحرك. يهدف هذا البحث إلى التوصل لطريقة إعادة تأهيل أفضل لمرضى تدلي القدم الناتجة عن السكتة الدماغية بالجمع بين التقنيتين. تمت معالجة إشارات المخ وتحليلها باستخدام برنامج (ماتلاب_ماثووركس،)وتم استخدام صندوق أدوات مفتوح المصدر لتحميل الإشارات وفتحها بعد المعالجة المسبقة المناسبة للبيانات. ثم تم تصنيف ترددات الإشارات إما إلى حالة " راحة " أو "حركة "باستخدام خوارزمية التحليل التمييزي الخطي وفقا وفقا لخواص إشارات المخ الكهربية المحددة بناء على الطرق الرياضية لحساب كثافة طيف الطاقة كإحدى طرق تحليل نطاق التردد. استخدمت خوارزمية التحليل التمييزي الخطي التي تعمل على حساب الفرق بين حالات المخ المراد تصنيفها، كما استخدمت الطرق الرياضية لحساب كثافة طيف الطاقة لتحصل على نطاق الترددات الأقوى. حققت الطريقة المقترحة زمن حسابي فعال، وأثبتت نتائج رائعة بتحقيق حساسية، تخصصية، العامل ف 1، الاحكام، والمساحة تحت المنحنى بنسبة 79 ،%99.7 ،%87.9 ،%98.9 ،%و89.4%بالترتيب، ونسبة 95.6% دقة تصنيف.توصي الدراسة لأي أعمال مستقبلية بتصميم وبناء دائرة كهربائية منخفضة التكلفة لجهاز التحفيز الكهربائي الوظيفي لاستقبال إشارة المخ الصادرة من نظام موائمة العقل بالحاسوب كإشارة تحكم،عمل مقارنة قائمة على قياس مدى سرعة استجابة جهاز التحفيز الكهربائي الوظيفي لإشارات التحكم الناتجة من حساس الانحناء الموجود في جهاز التحفيز الكهربائي الوظيفي وإشارات خرج نظام موائمة العقل بالحاسوب

كلمات الباحثين

Functional Electrical Stimulation - foot drop patients - Treatment technique - Computer Mind Matching System- Electronics Engineering -

إشراف وإعداد

الإشراف

Magdi B. M. Amien , Yousif Elhadi Elsideag Ahmed

الإعداد

Salma Mahgoub Hussein Ahmed

الاقتباسات الببليوغرافية