Reklam
Reklam
Reklam
Protez Kullanıcıları

Yapay Sinir Mühendisliğinin Güçlendirilmesi-

Beyin-makine arayüzleri ve protez el kontrol

Yapay Sinir Mühendisliğinin Güçlendirilmesi-

16 Şubat 2018

BME Doktora Öğrencisi Karen Schroeder, felçli bireylerin protez uzuvları kontrol edebilmelerini sağlamak için klinik olarak uygulanabilir sistemler geliştirmek amacıyla motor ve premotor kortekse yerleştirilen 100 kanal dizisini kullanan bir beyin makine arayüzü (BMI) sisteminin kullanıldığını gösteriyor 1 Ağustos 2013’teki NCRC’de fonksiyonel elektriksel stimülasyon ve yardımcı exoskeletonlar kullanan kendi uzuvları olarak. Fotoğraf: Joseph Xu, Michigan Engineering Communications & Marketing www.engin.umich.edu

Alandaki en eski sinir mühendisliği çalışmalarından bazıları, BMM’de yapılan ve BME ve Elektrik Mühendisliği ve Bilgisayar Bilimleri profesörü Kensall Wise’in ilk silikon sinir elektrotunun icadı da dahil olmak üzere UM’de yapıldı.

Günümüzde, yenilikçi ve başarılı bir fakülte grubu, ileriye dönük, hastaların yaşamlarını iyileştirmek amacıyla çeviri uygulamalarına odaklanmak için UM Tıp Fakültesi’ndeki klinisyenlerle yan yana çalışmaktadır.

Beyin-makine arayüzleri ve protez el kontrolü

Cynthia Chestek | Yardımcı Doçent | Kortikal Nöral Protez Laboratuvarı Direktörü

Chestek’in laboratuvarı, amputasyon, omurilik hasarı veya diğer felç nedenleri nedeniyle, ellerinin kullanımını kaybeden kişilere doğal hareketi geri kazandırmak için çalışıyor. Çalışmaları, yeni ve geliştirilmiş beyin-makine arayüzleri, fonksiyonel elektrik stimülasyonu ve yardımcı exoskeletonlar aracılığıyla protezlerin ve doğal uzuvların sinir sinyali kontrolünün iyileştirilmesini içerir.

Cynthia Chestek, BME Profesörü ve Zachary Irwin, BME Doktora Öğrencisi. Fotoğraf: Joseph Xu

Bu amaç doğrultusunda, Chestek ve ortak çalışanlar yeni elektrotlar geliştiriyorlar. O ve Profesör Euisik Yoon kısa süre önce sekiz mikrometre karbon fiber sondası gösterdi. Bugüne kadar yapılan araştırmalar, probların geleneksel daha büyük elektrotlardan önemli ölçüde daha az yara izi ve immün tepkiye neden olduğunu göstermiştir.

Parmak hareketinin sinirsel kontrolü

Beyin kontrollü fonksiyonel elektriksel stimülasyon için bir sistem geliştirmek üzere MD Parag Patil ile ortak bir projede Chestek ve öğrencileri, 100 kanal implante edilmiş diziler tarafından kaydedilen sinir sinyallerine makine öğrenme algoritmaları uygular. Kalman filtrelerini ve regresyon tekniklerini kullanarak amaç, el hareketleriyle kendi nöron atış hızları arasındaki ilişkileri anlamaktır.

Chestek’in laboratuarı, cerrahi profesörü ve plastik cerrahi şefi Paul Cederna ile işbirliği içinde nöral sinyaller kullanarak el kontrolünde klinik öncesi çalışmalar yürütüyor. Sinir kontrollü prostetik uzuvların önündeki engellerden biri küçük sinyal olmuştur. Takımın çalışması, bölünmüş sinirlerin uçlarına aşılanmış kas buldu – ampute sonrası ağrılı sinir büyümesi çeken hastalara uygulanan bir işlem olan Dr. Cederna, sinir sinyallerini bir protez eli kontrol edebilecekleri noktaya yükseltebilir.

Chestek, 2012 yılında BME fakültesine katıldı ve sonsuza dek burada kalacağı konusunda şaka yaptı. “UM’de ilk 10 mühendislik okulumuz ve ilk 10 tıp okulumuz var – buraya çok güçlü işbirlikleri için geldim ve doktorlar yüzünden asla ayrılmayacağım. Her projede bir cerrahla işbirliği yapıyorum. Bu teknolojiye derinden yatırım yapan ve onu klinik uygulamaya getiren verimli bir klinisyen grubu var. ”

Kronik ağrı için nörostimülasyon

Scott Lempka | Yardımcı Doçent | Nöromodülasyon Laboratuvarı
Scott Lempka, PH.D.

25 milyon Amerikalı ve dünya çapında kronik ağrı çeken sayısız insan için Lempka’nın çalışmaları büyük umut vaat ediyor. Laboratuarındaki araştırmalar kronik ağrıları yönetmek için nöromodülasyona odaklanıyor ve bu tür teknikler yıllarca kullanılmasına rağmen, hastaların yalnızca yüzde 50’si rahatlama sağlıyor. Ancak, bunu yapanlarda, yaşam kaliteleri üzerinde gerçek bir etki yaratmak için genellikle yeterli değildir.

Neuromodulation Lab
,
stimülasyon tarafından oluşturulan elektrik alanlarının bilgisayar modellerini ve doğrudan sinir tepkisini geliştirir.

Nöropimülasyonun çalıştığı belirli mekanizmaları ve neden bazı hastalar için çalıştığını ve diğerlerinin neden olmadığını daha iyi anlamak için, Lempka’nın grubu hastaya özgü bilgisayar modellerini geliştirmek için bir mühendislik yaklaşımı benimsemiştir. Modeller, CT, MRI ve fonksiyonel MR görüntülemesinden elde edilen kantitatif ve kalitatif klinik verilerden ve hastaların farklı stimülasyon parametrelerine nasıl cevap verdiklerini üretmektedir.

Son zamanlarda yayınlanan çalışmada, Lempka ve arkadaşları, özellikle duyumdan ziyade, özellikle duygu ve davranışla ilgili olanlar olmak üzere, alternatif yolları hedef alan inme sonrası ağrı için insanda ilk klinik denemeyi açıkladılar. Hedeflenen alanlar, iç kapsülün ventral striatum / ön uzuvları, obsesif kompulsif bozukluk ve refrakter depresyon tedavisinde yaygın olarak çalışılmış ve güvenle kullanılmıştır. Çalışmada ağrı şiddeti anlamlı olarak azalmamış olsa da, katılımcıların ağrıyla ilgili anksiyete ve depresyon raporları vardı.

“Bu bize, bu nörostimülasyon tedavilerinde başarılı olduğunu düşündüğümüzü değiştirmeyi düşünmemiz gerektiğini söylüyor. Ağrı yoğunluğunu düzeltmek yerine, odağımızı ağrı ile ilgili acı ya da sakatlığı azaltmaya kaydırmalıyız ”diyor. Ocak 2017’de BME fakültesine katılan Lempka, daha fazla araştırma yapmaktan heyecan duyuyor. “U-M’nin klinik ağrı araştırma grupları ve ağrı yönetimi uzmanlarıyla çalışmak, nöroimimülasyonun ağrı üzerinde nasıl çalıştığını daha iyi anlamamıza yardımcı olacak, aynı zamanda yenilikçi ve daha etkili hastaya özgü tedaviler geliştirmek için bize yardımcı olacaktır.”

Lempka, S. ve diğ. İnme sonrası ağrı için derin beyin stimülasyonunun randomize klinik çalışması. Nöroloji Annals, 2017; 81 (5): 653; DOI: 10.1002 / ana.24927.

Görme engelliler için yaşam kalitesini arttırma

James Weiland | Profesör | BioElectronic Vizyon Laboratuvarı
James Weiland, Ph.D.

Weiland, retinayı elektriksel olarak uyaran ve kalıtsal retina hastalığı nedeniyle görme kaybını azaltan bireylere kısmen görmeyi geri kazandırabilen biyoelektronik retinal protezin veya biyonik gözün ortak geliştiricisidir. Argus II, ABD Gıda ve İlaç İdaresi tarafından 2013 yılında onaylandı ve o zamandan beri 10’u UM’deki Kellogg Göz Merkezinde olmak üzere dünya çapında 200’den fazla kişiye implante edildi.

Weiland’ın BioElectronic Vision Lab’ı, implante edilebilir ve giyilebilir elektronik sistemlerin doğal görsel sistem ve diğer duyularla etkileşime girme yollarını oluşturan temel mekanizmaları araştırır. Beyindeki görsel yolların görme iyileşmesine nasıl tepki verdiğini ve ayrıca bu yolların bilinen bir olguda dokunsal girdi de dahil olmak üzere diğer duyusal girdiyi işlemeye nasıl adapte olduğunu daha iyi anlamak için retinal protezi olan hastalarda MRI ve fMRI kullanmanın uygulanabilirliğini göstermiştir. modlar arası aktivasyon olarak.

Ek olarak, Weiland ve laboratuarındaki araştırmacılar, bu protez sistemlerinin mevcut ve gelecekteki cihazları optimize etmek için zaman içinde görsel sistemin anatomisini ve işlevlerini nasıl etkilediğini inceliyorlar. Laboratuvarı ayrıca Argus ile birlikte çalışabilen veya görme engelliler için bağımsız bir yardımcı teknoloji olarak çalışabilen giyilebilir, akıllı bir kamera sistemi geliştiriyor.

Bu çalışmalardan elde edilen bulgular, vizyon restorasyonunu arttırmak için Argus II’de daha fazla iyileştirmelere yol açacaktır. Argus hastalarını tasarım değişikliklerini değerlendirmeye dahil etmek, araştırma programında kilit bir unsurdur.

Weiland, yüksek lisans ve doktora derecelerini BME’den aldı ve Johns Hopkins Üniversitesi ve Güney Kaliforniya Üniversitesi’nde fakülte randevuları aldıktan sonra Ocak 2017’de BME fakültesine katılmak için kampüse döndü.

Weiland, “Ann Arbor benim için her zaman ikinci bir ev oldu” diyor. “BME departmanına katılmak için bir fırsat bulunduğunda, olasılığı araştırmamak zordu. BME ve Oftalmoloji bölümlerinde fakülte ve öğrenciler ile ne kadar çok ziyaret edip konuştukça, hareket o kadar anlamlı oldu. Mühendislik ve tıp fakültelerinin mükemmellik güçlü bir çekiciydi.

BU KONUYU SOSYAL MEDYA HESAPLARINDA PAYLAŞ
ArabicEnglishTurkish