Главная Каталог статей Медицинские науки Медицинское оборудование и приборы

Прототип стенда для исследования объема движения лучезапястного сустава

Авторы: Щербак О.Ю., Масленников А.Л.
Опубликовано в выпуске: #5(22)/2018
DOI: 10.18698/2541-8009-2018-5-315
Раздел: Медицинские науки \| Рубрика: Медицинское оборудование и приборы
Ключевые слова: объем движения, лучезапястный сустав, блок инерциальных измерений, датчики поверхностной электромиографии, прототип лабораторного стенда, контроллер Arduino, гониометры, оптические системы захвата движения
Опубликовано: 16.05.2018

Для определения объема движения лучезапястного сустава в медицинских учреждениях, как правило, используются гониометры, точность измерения которых невысока. Оптические системы захвата движения практически не используются ввиду их высокой стоимости, хотя позволяют получить параметры движения с высокой точностью. В статье дано описание предлагаемого прототипа стенда для исследования объема движения лучезапястного сустава, который будет обладать небольшой себестоимостью, но достаточно высокой точностью по сравнению с аналогами. Сформулированы технические требования к аппаратной и программной части, обоснован предварительный выбор датчиков и контроллеров. В качестве датчиков первичной информации используется блок инерциальных измерений и датчики поверхностной электромиографии, что позволит исследовать объем движения, в том числе по мышечной активности.

Литература

[1] Palmer A.K., Werner F.W., Murphy D., Glisson R. Functional wrist motion: a biomechanical study. The Journal of Hand Surgery, 1985, vol. 10, no. 1, pp. 39–46.

[2] Ryu J., Cooney W.P., Askew L.J., An K., Chao E.Y.S. Functional ranges of motion of the wrist joint. The Journal of Hand Surgery, 1991, vol. 16, no. 3, pp. 409–419.

[3] Щербак О.Ю., Масленников А.Л. Определение максимальных частот движения и нейтрального положения лучезапястного сустава. Молодежный научно-технический вестник, 2016, № 9. URL: http://elibrary.ru/item.asp?id=27258847 (дата обращения 15.05.2018).

[4] Щербак О.Ю., Масленников А.Л. Аппроксимация полиномиальной функцией объема движения лучезапястного сустава. Молодежный научно-технический вестник, 2017, № 7. URL: http://elibrary.ru/item.asp?id=30723544 (дата обращения 15.05.2018).

[5] Gajdosik R.L., Bohannon R.W. Clinical measurement of range of motion. Review of goniometry emphasizing reliability and validity. Physical Therapy, 1987, vol. 67, no. 12, pp. 1867–1872.

[6] Jonsson P., Johnson P.W. Comparison of measurement accuracy between two types of wrist goniometer systems. Applied Ergonomics, 2001, vol. 32, no. 6, pp. 599–607.

[7] Buchholz B., Wellman H. Practical operation of a biaxial goniometer at the wrist joint. The Journal of the Human Factors and Ergonomics Society, 1997, vol. 39, no. 1, pp. 119–129.

[8] Hansson G.A., Balogh I., Ohlsson K., Rylander L., Skerfving S. Goniometer measurement and computer analysis of wrist angles and movements applied to occupational repetitive work. Journal of Electromyography and Kinesiology, 1996, vol. 6, no. 1, pp. 23–35.

[9] Fukui R., Watanabe M., Shimosaka M., Sato T. Hand shape classification in various pronation angles using a wearable wrist contour sensor. Advanced Robotics, 2015, vol. 29, no. 1, pp. 3–11.

[10] Kim D., Hilliges O., Izadi S., Butler A., Chen J., Oikonomidis I., Olivier P. Digits: freehand 3D interactions anywhere using a wrist-worn gloveless sensor. Proc. 25th Annual ACM Symp. on User Interface Software and Technology, 2012, pp. 167–176.

[11] Goislard de Monsabert B., Rao G., Gay A., Berton E., Vigouroux L. A scaling method to individualise muscle force capacities in musculoskeletal models of the hand and wrist using isometric strength measurements. Medical & Biological Engineering & Computing, 2017, vol. 55, no. 12, pp. 2227–2244.

[12] Гаврилов А.И., Со Со Тав У. Биоинформационная система с классификатором движений лучезапястного сустава на основе нечеткой логики. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Приборостроение, 2016, № 6, с. 71–84.

[13] Гаврилов А.И., Со Со Тав У. Применение данных электромиографии в системах управления экзоскелетными устройствами. Инженерный журнал: наука и инновации, 2017, № 6. URL: http://engjournal.ru/catalog/mech/bmech/1623.html (дата обращения 15.05.2018).

[14] Salychev O. Inertial systems in navigation and geophysics. Moscow, Bauman MSTU Press, 1998, 352 p.

[15] Бранец В.Н., Шмыглевский И.П. Введение в теорию бесплатформенных инерциальных навигационных систем. Москва, Наука, 1992, 280 с.

[16] Кузовков Н.Т., Салычев О.С. Инерциальная навигация и оптимальная фильтрация. Москва, Машиностроение, 1982, 216 с.

[17] Матвеев В.В., Распопов В.Я. Основы построения бесплатформенных инерциальных навигационных систем. СПб.: Концерн «ЦНИИ Электроприбор», 2009, 280 с.

[18] Официальный сайт компании ST. URL: http://www.st.com/content/st_com/en.html (дата обращения 27.01.2018).

[19] Официальный сайт компании National Instruments. URL: http://www.ni.com/ru-ru.html (дата обращения 27.01.2018).

[20] Официальный сайт компании Rasberry Pi. URL: https://www.raspberrypi.org/ (дата обращения 27.01.2018).

[21] Официальный сайт компании Arduino. URL: https://www.arduino.cc/ (дата обращения 27.01.2018).

[22] Arduino Uno Rev3. URL: https://store.arduino.cc/arduino-uno-rev3 (дата обращения 27.01.2018).

[23] Arduino Mega 2560 Rev3. URL: https://store.arduino.cc/arduino-mega-2560-rev3 (дата обращения 27.01.2018).

[24] ICM-20948. URL: http://www.invensense.com/wp-content/uploads/2016/06/DS-000189-ICM-20948-v1.3.pdf (дата обращения 27.01.2018).

[25] MPU-9250 product specification. Revision 1.1. URL: http://www.invensense.com/wp-content/uploads/2015/02/PS-MPU-9250A-01-v1.1.pdf (дата обращения 27.01.2018).

[26] MyoWare™ Muscle Sensor (AT-04-001). URL: https://cdn.sparkfun.com/datasheets/Sensors/Biometric/MyowareUserManualAT-04-001.pdf (дата обращения 27.01.2018).