Med-Practic
Նվիրվում է վաստակաշատ ուսուցիչ Գրիգոր Շահյանին

Իրադարձություններ

Հայտարարություններ

Մեր հյուրն է

Հրատապ թեմա

Այլ հոդվածներ

Վիրտուալ պրոթեզների նեյրոնային կառավարում

Բանալի բառեր.  էլեկտրոմիոգրաֆիա, արհեստական նեյրոնային ցանց, ուժեղացուցիչ, փոխանջատվող ֆիլտր, ամպլիտուդա, մակերևութային էլեկտրոդներ

Պրոթեզների կառավարման ամենաբնական ուղին պետք է նույնը լինի, ինչ-որ ձեռքի կառավարման ժամանակ, այսինքն` նեյրոնային կառավարումով այն նյարդերի օգնությամբ, որոնք ստեղծված են ձեռքի կամ դաստակի կառավարման համար: Համակարգը, որը ներկայացված է այստեղ կառավարման նման տիպի իրականացում է, որը ցույց է տալիս, որ ձեռքի կտրված մասի մկանային ակտիվությունը համահարաբերակցվում է պրոթեզի ցանկալի գործունեությամբ: Ձեռքի վրա տեղադրված տարբեր մակերևութային էլեկտրոդներից գրանցումներով հնարավոր է դառնում կանխագուշակել ձեռքի համապատասխան շարժումը` օգտագործելով արհեստական նեյրոնային ցանցը (ԱՆՑ):

 

Թիվ 1 նկարը ցույց է տալիս համակարգի աշխատանքի սկզբունքը: Ութ էլեկտրոդներ գրանցում են էլեկտրոմիոգրաֆիկ (ԷՄԳ) ազդանշանները վերջույթից: Սրանք տրվում են այնուհետև նախնական մշակման փուլ, ապա` ինքնակարգավորվող տարբեր բնութագրերի քարտեզին, որը սովորում է ճանաչել մկանային պատկերների կատեգորիաները: Այդ կատեգորիաները այնուհետև կապվում են համապատասխան շարժիչային գործողության հետ, որը գրանցվել է տվյալների ձեռնոցից: 

 

Մակերևութային էլեկտրոդների օգտագործումը առավել նպատակահարմար է, քանի որ նրանց տեղադրումը հեշտ է և չի պահանջում վիրաբուժական միջամտություն: Կօգտագործենք ձեռքի մոդելը կոմպյուտերի էկրանի վրա, որը գեներացված է OPENGL միջավայրում:Այս ձեռքը ցույց է տալիս նեյրոնային ցանց ուղարկված ԷՄԳ պատկերներին համապատասխան վիրտուալ պրոթեզի շարժումները:

 

Նկ.1.Վիրտուալ պրոթեզների կառավարումը նեյրոնային ցանցի կողմից

 

ԷՄԳ ազդանշանների գրանցումը: 

 

ԷՄԳ ազդանշանները գրանցվում են տասնվեց էլեկտրոդներից և ուղարկվում են հատուկ պատրաստված ութ կանալանի միաբևեռ ուժեղացուցիչ: Ուժեղացուցիչը օգտագործում է 50 Հց-ոց փոխանջատվող ֆիլտր: Ազդանշանները այնուհետև թվայնացվում են համակարգչի վրա ստանդարտ անալոգաթվային փոխակերպիչի օգնությամբ:

 

Թիվ 2 նկարում (վերև) ցույց  է տրված հաճախորդի վերին վերջույթի վրա տեղաբաշխված էլեկտրոդներից հավաքված ազդանշանները: Ցուցամատը չափման ընթացքում երկու անգամ շարժվում է հետ և առաջ: 

 

Այնուհետև փոքրացնում ենք տվյալները, ինչքան որ հնարավոր է, որպեսզի ստանանք հարթ ֆունկցիա ժամանակային փոքր ընդհատումներով (նկ 2, ներքև):

 

Նկ.2. Բուժվող հիվանդի վերջույթից վերցված ազդանշան:

 

Նախնական մշակում: 

 

Նախնական  մշակման  մեթոդներն են`  1) ազդանշանի ճշտում,  2) անհատական կանալների միջև համահարաբերակցության օգտագործում, որպեսզի հեռացվեն միջկանալային խաչաձև խոչընդոտները, 3) հատուկ շերտավոր ֆիլտր, որն օգտագործում է ազդանշանում ժամանակային ամպլիտուդաների տարբերությունը, 4) պատկերի չափի փոքրացում` հեռացնելու համար խոչընդոտող ինֆորմացիան և հիշողու-թյան ծավալը փոքրացնելու համար: Այս մեթոդները կիրառվում են ութ կանալներից յուրաքանչյուրի նկատմամբ (նկ. 3):

 

Ճշտում: 

 

Որպեսզի ուղղենք գրանցված ազդանշանները, թույլ կտանք լողացող արժեքին ներկայացնել ազդանշաններից միջինը, այնուհետև ցույց կտանք դրա շուրջ ակտիվությունը:

 

Նկ. .3.  ԷՄԳ ազդանշանների նախնական մշակումը:

 

 

Դա անհրաժեշտ է այնքան ժամանակ, քանի դեռ մկանային ազդանշանները պարունակում են թե´ դրական , և թե´ բացասական պիկեր [3]: Այս մեթոդի օգնությամբ մենք ստանում ենք ազդանշանի համար ադեկվատ ամպլիտուդա: Բանաձևը հետևյալն է.

 (1) 

որտեղ x(t)-ն ընտրված արժեքն է և m(t)-ն օրիգինալ ազդանշանի լողացող միջին արժեքն է:

 

Կանալների միջև համահարաբերակցությունը: 

 

Որպեսզի արգելենք միջկանալային խոչընդոտները` օգտագործենք ալգորիթմը.

(2)

   (3)

որտեղ K-ն կանալների քանակն է, a-ն հաստատուն է և g(t)-ն ցույց է տալիս ազդանշանի լրիվ ակտիվության լողացող միջին արժեքը:

 

Շերտավոր ֆիլտրացիա: 

 

Հաջորդ քայլը ազդանշանների շերտավոր ֆիլտրացիան է.

 

 (4)

 

Ազդանշանը բաժանվում է երկու մասի տարբեր պարամետրերով: Երկու ցածր հաճախականային ֆիլտրների միջև տարբերությունը հաշվարկվում է հետևյալ ձևով.

 (5)

 

y1և y2  երկու ցածր հաճախականային ֆիլտրներում առաջացնում են տարբերություններ և մենք հանգում ենք շերտավոր ֆիլտրի գաղափարին: Որպեսզի  փոքրացնենք հիշողության ծավալը առանց ինֆորմացիայի կորստի  կօգտագործենք հետևյալ բանաձևը.

 

  (6)

ԷՄԳ պատկերների դասակարգումը: 

 

Դասակարգման համար օգտագործում ենք ինքնակարգավորվող բնութագրերով քարտեզը` առաջարկված Դե Սիենոյի կողմից [1]: Հավելենք յուրաքանչյուր մուտքային ազդանշան ցանցին այդ ազդանշանի ենթադրվող տարբերությամբ այնպես, որ փոքր տարբերությամբ ազդանշանը մեծ ազդեցություն ունենա կատեգորիայի վրա:

 

Մեխանիզմի սկզբունքն այն է, որ բոլոր հանգույցները պետք է օգտագործվեն բնութագրերի քարտեզում: Որպեսզի սա հնարավոր դառնա, հաղթող հանգույցի ընտրությունը օգտագործվում է այնքանով, որքանով որ այն ակտիվացվել է: Հանգույցները, որոնք չեն ակտիվացվել, չեն օգտագործվում: Այնուհետև հաշվում ենք այն բանի f գնահատականը, թե հանգույցը  քանի անգամ է հաղթել մրցման մեջ:

 

 (7)

որտեղ zi(t)=1, երբ i-երորդ հանգույցը հաղթել է t ժամանակում և zi(t) =0` հակառակ դեպքում: β պարամետրը ցույց է տալիս մեխանիզմի ժամանակային հորիզոնը:

 (8)

որտեղ` Bias – սխալն է, N- ցանցում հանգույցների քանակն է, λ-ն հաստատուն: Հաղթող հանգույցի հեռավորությունը հաշվարկվում է հետևյալ կերպ.

 (9)

որտեղ vi – լողացող արժեքի գնահատականն է.

 (10)

 

Այս ձևով յուրաքանչյուր հանգույց որոշում է, թե ինչ կարևորություն ունի յուրաքանչյուր մուտք: Ի վերջո, յուրաքանչյուր հանգույց ցանցում կապված է ձեռքի համապատասխան շարժման հետ: Կրկնվող կանալների ժամանակ, այդ ազդանշանները կանխորոշում են վիրտուալ պրոթեզի կատարվելիք շարժումները:

 

Աշխատանքից հետևում է, որ նեյրոնային ցանցերը ունակ են դասակարգել ԷՄԳ պատկերները: Մեթոդը տալիս է լայն հնարավորություններ ձեռքի պրոթեզմերի հետագա ուսումնասիրության և զարգացման համար:

 

Գրականություն

 

  1. DeSieno D. Adding a conscience to competitive learning. IEEE International Conference on Neural Networks, IEEE Press, New York, 1988, vol. 1, p 117—124.
  2. Deutch, S., Deutch A. Understanding the Nervous System. IEEE Press, New York, 1992.
  3. Kohonen T. Self-organization and associative memory. Springer-Verlag, Berlin, 1984.
  4. Montelius L., Sebelius F., Eriksson L., Holmberg H. et al. Pattern recognition of nerve signals using an artificial neural network. Proceedings of the 18th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society , 1996.

Հեղինակ. Հ. Հ. Դալլաքյան Հայաստանի պետական ճարտարագիտական համալսարանի միկրոէլեկտրոնիկայի և Կ/Բ սարքերի ամբիոն 0009, Երևան, Տերյան փ., 105 УДК 612.829.3
Սկզբնաղբյուր. Հայաստանի բժշկագիտություն 1.2008
Աղբյուր. med-practic.com
Հոդվածի հեղինակային (այլ սկզբնաղբյուրի առկայության դեպքում՝ էլեկտրոնային տարբերակի) իրավունքը պատկանում է med-practic.com կայքին
Share |

Հարցեր, պատասխաններ, մեկնաբանություններ

Կարդացեք նաև

Թթենու (Morus) տերեւների քիմիական կազմը, դեղաբանական նշանակությունը և կիրառումը

Բանալի բառեր. թթենու տերեւներ, դեղաբանական նշանակությունը եւ կիրառումը

Թթենին մորացե (Moraceae, թթենազգիներ) ընտանիքին պատկանող բազմամյա տերևաթափ ծառ է 10-15մ բարձրությամբ: Ծաղկում է մայիս հունիս ամիսներին: Պտուղները հասունանում են օգոստոս-սեպտեմբեր ամիսներին...

Դեղաբույսեր Մեդիցինսկիյ Վեստնիկ Էրեբունի 2.2012 (50)
Կերակրող մայրերի սննդային օրաբաժինների հիգիենիկ գնահատականը

Կնոջ մոտ ծննդաբերությունից հետո սկսվում է լակտացիայի շրջանը։ Այն ֆիզիոլոգիական վիճակ է, որի ժամանակ կնոջ օրգանիզմի կողմից սննդանյութերի և էներգիայի նկատմամբ պահանջն ավելի է մեծանում...

Երեխայի սնուցումը
Դասագիրք մասնագետների համար
Դասագիրք մասնագետների համար

XXI դարում ներդրվել են ատամնաբուժական կրթության և ակադեմիական գիտության նոր ու առաջադեմ մեթոդներ, որոնք  աստիճանաբար հայտնվում են նաև Հայաստանում...

Ստոմատոլոգիա Առողջապահության լրատու 1.2010
Արտագնա ցիկլային պարապունքների ընթացքում բացահայտված առողջապահական կառույցների թերությունները` աղետներին նախապատրաստման ուղղությամբ

Ի կատարումն ՀՀ Առողջապահության նախարարության «Քաղաքացիական պաշտպանության և արտակարգ իրավիճակներում ՀՀ բնակչության առողջության պաշտպանության ուղղությամբ 2008 թ. հիմնական միջոցառումների մասին» 14. 01. 2008 թ. թիվ 26-Ա հրամանի...

Առաջին նախաբժշկական օգնություն Հրատապ թեմա Հայաստանում Գիտական բժշկության հանդես ԱԱԻ 2.2009
Տարեց առնետների հիպոկամպ-կախյալ իմացական որոշ ցուցանիշների տեղաշարժերը սակավաշարժության պայմաններում

Բանալի բառեր. սակավաշարժություն, ճառագայթաձև լաբիրինթոս, երկարատև և աշխատանքային հիշողություն 

Շարժողական ակտիվության սահմանափակումը` սակավաշարժությունը (ՍՇ), ժամանակակից մարդու կյանքում տարածված ռիսկի գործոն է (սթրեսոր): Գրականության տվյալները վկայում են...

Հայաստանի բժշկագիտություն 1.2009
Ինքնասպանությունների ուսումնասիրությունը ք. Երևանում դատաբժշկական նյութերով

Ինքնասպանությունը կամ սուիցիդը (լատիներենից թարգմանաբար` sui caedere- ինքն իրեն սպանել)` ինքնուրույն, նպատակաուղղված, իր իսկ կողմից իրեն կյանքից զրկումն է...

Թվեր և փաստեր Գիտական բժշկության հանդես ԱԱԻ 4.2009
Ալավերդի քաղաքի պղնձաձուլական գործարանի շրջակա միջավայրի աղտոտվածությունը վնասակար նյութերով և դրա բժշկակենսաբանական հետևանքները

Բանալի բառեր. շրջակա միջավայր, աշխատանքի հիգիենա, պղինձ, կապար, մոլիբդեն, հիվանդացություն

Բազմամետաղային հանքերից պղնձի արդյունահանումը, հանքաքարի հարստացումը, խտանյութից պղնձի կորզումը և մաքուր մետաղի ստացումը Հայաստանի արդյունաբերության առաջատար ճյուղերից է...

Հայաստանի բժշկագիտություն 3.2008
ԵՊԲՀ ուսանողների առողջական վիճակի համեմատական վերլուծությունը 25 տարիների դինամիկայում

Բանալի բառեր. ուսանող, առողջական վիճակ, ֆիզիկական զարգացում  

Բարձրագույն ուսումնական հաստատությունում սովորելն ուղեկցվում է ուսանողների շրջանում հարմարվողական մեխանիզմների բարդ պրոցեսներով, օրգանիզմի բոլոր համակարգերի լարվածությամբ...

Հայաստանի բժշկագիտություն 3.2008
Սակավաշարժության պայմաններում վիտամին E-ի երկարատև ներմուծումների խթանող ազդեցությունը ճարպերի գերօքսիդացման գործընթացների վրա

Բանալի բառեր. սակավաշարժություն, հիպոթալամուս, ճարպերի գերօքսիդացում, վիտամին E 

Քաղաքակիրթ երկրներում ժամանակակից կենսակերպը բնութագրվում է սթրեսային ազդեցությունների հզոր աճով, որտեղ հատկապես կարևորվում է շարժողական ակտիվության սահմանափակման դերը` պայմանավորված օրգանիզմի վրա ախտաբանական ազդեցության բազմազանությամբ [1, 16, 25]...

Հայաստանի բժշկագիտություն 2.2008
ՀՀ Արտակարգ իրավիճակների և աղետների արձագանքման համակարգի խնդիրների ուսումնասիրությունը

2008 թվականի ապրիլից Առողջապահության հա­մաշ­խարհային կազմակերպության հետ մեկտեղ ուսում­նասիրվել է Հայաստանի Հանրապետությունը պատրաստվածությունը այս կամ այն արտակարգ իրավիճակներին դիմակայելու և դրանց հետևանքները արդյունավետ վերացնելու: Առանձնացվել են երկու ուղղություններ. առաջինը՝ տեսական, փաստա­թղթա­յին բնույթ ունեցող...

Առաջին բժշկական օգնություն Մեդիցինսկիյ Վեստնիկ Էրեբունի 3.2008 (35)
Նեյրոնային մշակված ազդանշաններով նեյրոպրոթեզների օպերատիվ ադապտացիան

Բանալի բառեր. երկրորդական ազդանշանային աղբյուր, օպերատիվ ադապտացիոն սխեմա, նեյրոպրոթեզ, Պուասոնյան պրոցես, Գամմա ֆունկցիա, Մոնտե-Կառլոյի  պրոցեդուրա, կառավարող ազդանշան, նեյրոֆիզիոլոգիական տվյալներ

Փորձերը նկարագրում են, թե ինչպես պրոթեզային սարքը  կարող է կառավարվել ուղեղի ազդանշանների կողմից: Այնուամենայնիվ, կայուն, շարունակական օգտագործման մեջ նեյրոպրոթեզները կարող են տուժել հիմնականում գրանցված ազդանշանի շարժունակությունից...

Հայաստանի բժշկագիտություն 4.2007
Աշխատանքի հիգիենայի խնդիրները մաքուր երկաթի գործարանի նոր նյութերի արտադրություններում

Բանալի բառեր. աշխատանքի հիգիենա, մոլիբդենի, ֆերոմոլիբդենի, կալիումի պերռենատի արտադրություններ

Ժամանակակից տեխնիկական առաջընթացը անշեղորեն կապված է մետալուրգիական արդյունաբերության զարգացման մասնավորապես բարձրորակ պողպատների մետաղների բարդ համաձուլվածքների արտադրության նոր նյութերի օգտագործման ընդլայնման հետ...

Հայաստանի բժշկագիտություն 3.2007
Աուտոբորբոքային հիվանդություններ

Բանալի բառեր. աուտոբորբոքային հիվանդություններ, պիրին, կրիոպիրին, մևալոնատ կինազ, PYD, IgD, ASC, TNF, IL-1, NFkB, ապոպտոզ

Աուտոբորբոքային հիվանդությունները համակարգային բորբոքային խանգարում-ների նոր դասակարգումն է, որոնք բնորոշվում են կրկնվող, այսպես կոչված առանց պատճառի ի հայտ եկող բորբոքային նոպաներով...

Մեդիցինսկիյ Վեստնիկ Էրեբունի 3.2007 (31)
Պատերազմական գործողությունների ժամանակ ռազմաբժշկական ստորաբաժանումների կազմակերպչական կառուցվածքի կատարելագործման մասին

Բանալի բառեր. բժշկական ապահովում, բժշկական հատուկ ուժեղացված ջոկատ

Աղետների և պատերազմական գործողությունների ժամանակ առաջացած մասսայական վնասվածքների դեպքում հատկապես կարևոր է ճիշտ կազմակերպել բնակչությանը ցուցաբերվող առաջին բուժօգնությունը, վերականգնել նրանց աշխատունակությունը, նվազեցնել սանիտարական կորուստների թիվը: Այս խնդիրը այսօր էլ բոլոր երկրների համար չի կորցրել իր արդիականությունը, նշանակությունը և գտնվում է պետության ուշադրության կենտրոնում...

Մեդիցինսկիյ Վեստնիկ Էրեբունի 1-4.2005 (21-24)

ԱՄԵՆԱԸՆԹԵՐՑՎԱԾ ՀՈԴՎԱԾՆԵՐԸ