Hallo Microcontroller-Gemeinde,
ich wurde aus dem Roboternetz.de Forum hier auf dieses Forum mit meiner
Anfrage verwiesen.
Vorab möchte ich kurz klarstellen, dass ich nicht vom Fach bin, also
nicht so viel mit Elektronik zu tun habe. Aus diesem Grund bin ich mir
auch nicht sicher, ob meine Frage schon gepostet ist, habe danach
gesucht, konnte aber nichts für mich gewinnen. Meine Frage bezieht sich
auf das Gebiet Health Care, in welchem heutzutage verstärkt Elektronik
angewandt wird.
Bevor ich ganz konkrete Fragen stelle, möchte ich mein Ziel erklären.
Ich suche nach einer Möglichkeit Muskelaktivitäten für den Menschen
nachvollziehbar zu machen. Um genau zu sein, geht es um die
Oberschenkelmuskulatur, die dazu dient durch Anspannung, die
Kniegelenksbewegung zu kontrollieren.
In der sportmedizinischen Literatur wird die neuromuskuläre Kontrolle
als ein wesentlicher Faktor gesehen, welcher vor Kniegelenksverletzungen
schützen kann.
Diese Einsicht resultiert aus einer Studie die gemacht wurde. Durch ein
erhöhtes Aktivierungsverhältnis zwischen oberere und unterer
Oberschenkelmuskulatur soll es zu den dort geschilderten Verletzungen
kommen. Wie ich aus der Studie schließen konnte, wurden diese
Messergebnisse ebenfalls mittels des EMG ( mit Oberflächenelektroden)
erzielt. Die Datenaufbereitung fand mittels verschiedener Filter und
Verstärkungen statt, auf die ich mich jetzt nicht beziehen kann, weil
mir die nötigen Kenntnisse fehlen.
Mein Ansatz ist, dieses Verfahren des EMG-Monitoring transportabel zu
machen, so wie es bei heutigen Biofeedback-Geräten der Fall ist.
Das Problem, das sich jetzt für mich stellt ist, die
Muskelüberlagerungen in der betroffenen Muskulatur, und die somit
zahlreich vorhandenen Artefakte im Ausgangssignal. Ich habe schon
verstanden, dass es nicht so einfach ist, mittels Oberflächenelektroden
ein genaues Signal zu bekommen.
Vielleicht gibt es neue Erkenntnisse oder Algorithmen oder sonstiges,
die diese Störsignale herausfiltern können, und die derzeit über das
Internet nicht auffindbar sind. Vielleicht gibt es auch ein anderes
Feedback-System um eine Muskelaktivität anzuzeigen.
Mir würde ebenfalls helfen, wenn jemand mit Zuversicht sagen könnte,
dass diese Systeme in näherer Zukunft so ausgereift und modifiziert
sind, dass die erforderlichen Werte sicher angezeigt werden können.
Was heißt jetzt "erforderliche Werte"; Nun das kann ich selber nicht so
genau sagen. Bin ebenfalls kein Mediziner oder Biomechaniker. Dieses
Feld unterliegt, so nehme ich an, noch weiterer Forschungsnot. Hilfreich
wäre es, wenn man die überlagernden Muskelstränge gegeneinander mittels
Algorithmen ausrechnen könnte. Vielleicht mit einer höheren Anzahl an
Elektroden.
Wie gesagt, eine zuversichtliche, theoretische Realisierbarkeit in naher
Zukunft würde mir schon helfen.
Grundlegende Informationen zu EMG und Biofeedback habe ich hier
aufgeführt.
Ebenfalls einen Link zu einem Biofeedback-Gerätehersteller. Wie
glaubhaft und nützlich könnten diese Geräte für meinen Anwendungsfall
sein?
http://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/emg1.htmhttp://www.biometricsltd.com/semg.htm?gclid=CKq15oq4h6QCFceOzAod3XJsIg
Lieben Gruß und ein Dankeschön vorab,
Christoph
Das wird ein schwieriges Unterfangen, da wie Du schon angeführt hast die
Unterscheidung der einzelnen Muskelgruppen das Problem sein wird. Mir
ist auch kein Gerät bekannt das dies leisten kann. Da wird man ein
eigenes Gerät entwickeln müssen. Vorstellbar wäre ein Mapping des
gesamten Oberschenkels mit vielen Elektroden. Anhand eines daraus
erstelltem Plots könnte man vielleicht die Muskelgruppen unterscheiden
und auch auswerten. Aber das ist nur ein theoretischer Ansatz.
Viel Erfolg.
Christoph schrieb:> Ich suche nach einer Möglichkeit Muskelaktivitäten für den Menschen> nachvollziehbar zu machen.
Hallo Christoph,
was du suchst, ist Knowhow über Muskelaktionspotentiale und ihre
Messung/Auswertung. Knowhow soll heissen, nicht irgendeine Formel,
sondern jahrzehntelange Erfahrung. Die findest du bei der Fa. Otto Bock,
dem weltführenden Prothesenhersteller, denn die fertigen seit
Jahrzehnten Prothesen mit Steuerung durch solche Potentiale. Ob sie dir
helfen können und wollen, musst du halt fragen, eine direkte Konkurrenz
bist du ja nicht.
Beispiel: eine elektrische Hand wird von den Potentialen im (am)
Oberarmstumpf gesteuert. Das gibt es seit mindestens 30 Jahren.
Vielleicht kann man dir dort auch ein Universitätsinstitut nennen, das
sich damit befasst.
Gruss Reinhard
@Reinhard
> Die findest du bei der Fa. Otto Bock,> dem weltführenden Prothesenhersteller, denn die fertigen seit> Jahrzehnten Prothesen mit Steuerung durch solche Potentiale.
Soweit ich richtig informiert bin, funktioniert diese Art von äußerst
spezifischer Prothesen-Steuerung aber mittels implantierter Elektroden
(an den jeweiligen synapt. Endungen per Mikro-Chirurgie). Ich denke
nicht, dass derart spezifische Steuerungen mit Oberflächen-Elektroden
möglich sind - oder ist man heute so weit, Reinhard?
Aber Christoph, Du vermischt hier auch zwei Dinge:
Wenn Du von 'oberer' und 'unterer' Oberschenkelmuskulatur sprichst, geht
es eher um das zeitliche Muster der Reizleitung (was sich sicher durch
entsprechende Elektrodenanzahl erfassen lässt). Die Filterung besteht im
Wesentlichen auf eine Konzentration auf den Bereich von 100-500 Hz;
dadurch werden schon eine Reihe von Artefakten ausgefiltert.
Die reale Oberschenkelmuskulatur würde ich (aus meiner Erinnerung aus
'Anatomie-Klausur' und aus eigener Vorstellung) aber nicht nach 'oberer'
und 'unterer' Oberschenkelmuskulatur gliedern, sondern eher nach
oberflächlichlich gelegenen und tiefen Muskeln.
Letztere dürften durch eine Ableitung per Oberflächen-Elektroden schwer
zu differenzieren sein.
Möchte ein Neurologe solche Muskelgruppen untersuchen, so piekst er Dich
(mit seinen EMG-Elektroden), was nicht sehr angenehm ist...
(Wenn er die Reizleitung testen möchte, jagt er zusätzlich einen Impuls
durch - was noch unangenehmer ist.)
Vielen Dank für die Rückmeldung.
Sicherlich habe ich mich mit der Nomenklatur "obere" und "untere"
Oberschenkelmuskulatur falsch ausgedrückt.
Was ich genau mit "obere" meine, ist die Oberseite des Oberschenkels
also anatomisch der quadriceps femoris und die weiteren lateralen
Muskeln.
Analog dazu meinte ich mit "untere" die ischiocrulale Muskulatur (biceps
femoris und weitere)
Vielen Dank für den Tipp mit Otto Bock, daran habe ich auch schon
gedacht. Das wäre so der letzte Strohhalm, an den ich mich klammern
würde, da die Firma, falls sie in diesem Bereich Fortschritte erzielt
hat, dieses Wissen sicherlich für sich behält, es sei denn man geht eine
Kooperation oder ähnliches ein.
@Ronny Schmiedel
>Vorstellbar wäre ein Mapping des>gesamten Oberschenkels mit vielen Elektroden. Anhand eines daraus>erstelltem Plots könnte man vielleicht die Muskelgruppen unterscheiden>und auch auswerten. Aber das ist nur ein theoretischer Ansatz.
In meinen Vorstellungen habe ich diesen Ansatz gehabt..ich wusste halt
nur nicht, ob das überhaupt machbar wäre.
Werde wohl das Netzwerk noch weiter stricken müssen, Ärzte etc.
hinzuziehen. Falls noch jemand weitere Einfälle hat, bitte posten.
Vielen Dank,
Christoph
Nils schrieb:> @Reinhard> Soweit ich richtig informiert bin, funktioniert diese Art von äußerst> spezifischer Prothesen-Steuerung aber mittels implantierter Elektroden> (an den jeweiligen synapt. Endungen per Mikro-Chirurgie). Ich denke> nicht, dass derart spezifische Steuerungen mit Oberflächen-Elektroden> möglich sind - oder ist man heute so weit, Reinhard?
Hallo,
Verzeihung wenn ich lache, solche Oberflächen-Elektroden (mit
Verstärker, Filter usw.) wurden schon etwa 1975 oder 1980 gefertigt. Die
waren etwa markstückgross, wurden von einem Spezialisten an den
geeignetsten Stellen positioniert (waren aber mit einer Art Strumpf
abnehmbar), und dazu gehörte auch ein entsprechender Lernprozess, weil
man nicht sofort damit umgehen kann - was Prothesen wohl allgemein an
sich haben.
Damals zumindest konnte man mit der Hand greifen, aber soweit ich mich
erinnern kann nicht einzelne Finger steuern. Es mag sein, dass mit
implantierten Elektroden mehr möglich ist. Dann ist vielleicht die
Entwicklung andersrum verlaufen als du vermutet hast.
Gruss Reinhard
So nachdem in diesem Forum mehr Feedback kommt, als im anderen, möcht
ich mich an dieser Stelle an der Diskussion beteiligen.
Im anderen Thread gings ja nur um die Frage: "Wie kann man
Muskelaktivität messen?". Aber hier sind wir ja schon etwas weiter.
Nun wenn das Gerät tragbar werden sollte, dann wirds wohl auf Elektroden
hinauslaufen, da mir kein anderes Verfahren bekannt ist, das eine
Mobilität in dem Maße erlauben würde.
Im anderen Thread wurde auch gesagt, das ein invasives EMG eher
unerwünscht ist.
Der TE besitzt weder gute Kenntnisse in der Elektorinik -> kein
Techniker
Der TE ist auch kein Mediziner.
Im anderen Thread war was von Produktdesigner?! die Rede. Da ist jetzt
natürlich die Frage ob es hier nur um eine Konzeptstudie geht oder ob
hier wirklich ein Prototyp realisiert werden sollte.
Wenn ein Prototyp realisiert werden sollte, dann möcht ich gleich klar
stellen, dass es sich hier um ein medizinisch/diagnostisches Gerät
handelt und damit um ein Medizingerät und das unterliegt daher erhöhten
Anforderungen.
Wenn es wirklich nur Batteriebetrieben wird fällt es unter die
Schutzklasse "Batteriegeräte". Wird das Gerät zusätzlich noch beim Laden
ans Netz gehängt, muss sichergeställt werden, das das Gerät nicht in
Betrieb genommen werden kann, sonst muss auch Schutzklasse 1 und/oder 2
erfüllt werden.
Wenn das Gerät auch von nichtmedizinsichem Personen bedient werden soll,
dann sieht der Gesetzgeber vor, das das Gerät so konstruiert ist, das
ein 10 jähriges Kind diese Gerät bedienen kann (Laie = 10 jähriges
Kind).
Man sieht also, dass das Thema nicht ganz trivial ist. So gesehen würd
ich gern wissen wo der TE hin will um die Diskussion weiterführen zu
können.
MfG
