استراتيجيات التحكم للأيدي متعددة المفصلية
أدت الإضافة الحديثة لعدة أصابع يتم التحكم فيها بشكل منفصل إلى تغيير كيفية استخدام الأيدي الاصطناعية، أصبح من الممكن الآن قيادة أصابع مختلفة إلى أوضاع مختلفة، مما يسمح بتنفيذ مجموعة من أنماط القبضة، بما في ذلك الدقة والقوة والجانبية والنصائح والنقطة. ومع ذلك، يجب أن يكون المستخدم قادرًا على الاختيار بين أشكال القبضة هذه. بشكل عام، هناك المزيد من اختلافات القبضة المتاحة أكثر من إشارات الإدخال أو التبديل المتاحة في الطرف الاصطناعي. من خلال العمل معًا، يمكن لمستخدم الطرف الاصطناعي والطبيب تحديد المقابض الأكثر فائدة وكيفية الاختيار بينهما.
عادةً ما يتم الاختيار بين اختلافات القبضة في العقارب متعددة المفاصل من خلال مشغلات مختلفة للإشارة الكهربية العضلية. في المحفزات القائمة على الانكماش المشترك، تتضمن المتغيرات التي يمكن التحكم فيها والتي تعتمد على المستخدم المدة التي يجب أن يستمر فيها الانكماش المشترك وما إذا كان يجب أن ترتفع كلتا إشارات العضلات معًا والسرعة المطلوبة لارتفاع الإشارة، بالنسبة إلى مشغلات التثبيت عند الحد (بشكل عام عند حد الامتداد)، عندما تكون اليد مفتوحة بالكامل، يقوم المستخدم بفتحها لفترة أطول لتحريك قبضة جديدة.
بالإضافة إلى ذلك، تتطلب مشغلات النبضات المزدوجة والثلاثية انقباضين أو ثلاثة من الانقباضات الدافعة ليتم تطبيقها على التوالي لإطلاق أنماط قبضة بديلة، كما قد تتطلب هذه عدم وجود إشارة على العضلة المقابلة خلال هذا الوقت، مما قد يكون من الصعب على بعض المستخدمين تحقيقه. بشكل عام، على الرغم من أنه يمكن الوصول إلى المزيد من مواضع اليد مع المزيد من إشارات تشغيل الإدخال، فكلما زاد عدد إشارات الإدخال المستخدمة، زادت صعوبة تحقيق الإشارات بشكل موثوق، خاصة إذا كان المستخدم يريد الإشارة إلى موضع اليد للتغيير بسرعة. نتيجة لذلك، على الرغم من أن ذلك ممكن تقنيًا، إلا أنه نادرًا ما يتم استخدام مخططات الترميز المتعددة واستراتيجيات التبديل في الأيدي القادرة والمتعددة المفصلية والمتاحة تجاريًا.
بشكل عام، على الرغم من أنه يمكن الوصول إلى المزيد من مواضع اليد مع المزيد من إشارات تشغيل الإدخال، فكلما زاد عدد إشارات الإدخال المستخدمة، زاد صعوبة تحقيق الإشارات بشكل موثوق، خاصةً إذا كان المستخدم يريد الإشارة إلى موضع العقرب للتغيير بسرعة. نتيجة لذلك، على الرغم من أن ذلك ممكن تقنيًا، إلا أنه نادرًا ما يتم استخدام مخططات التشفير المتعددة واستراتيجيات التبديل في الأيدي متعددة المفصلات والمتاحة تجاريًا.
التعرف على الأنماط
على النقيض من استراتيجيات التحكم المباشر، حيث تتحكم تقلصات العضلات المعزولة في الحركة المنفصلة في المكونات الاصطناعية الفردية، تستخدم أنظمة التعرف على الأنماط إشارات تخطيط كهربية العضل تم الحصول عليها من أقطاب كهربائية سطحية متعددة لتعيين الحركات المقصودة للمستخدم، كما تستخدم حركات الإمساك المنسقة عضلات متعددة بنسب مختلفة وبأوقات مختلفة.
يمكن برمجة الكمبيوتر للتعرف على أنماط الإشارات المختلفة والتسبب في قيام الطرف الاصطناعي بأداء إجراءات محددة استجابة لأنماط الإشارة التي تم التعرف عليها. هذه فكرة جذابة، لأنه في كثير من مبتوري الأطراف، كما يتم ممارسة أنماط عضلية معينة بشكل جيد وتخزينها في نظامهم العصبي المركزي. مع أنظمة التعرف على الأنماط، لا تكون عملية الطرف الاصطناعي عبارة عن سلسلة من الحركات الاصطناعية بل هي نفس الإجراءات التي تم إجراؤها قبل البتر.
يتم وضع أقطاب متعددة (أربعة أو أكثر) عبر سطح الطرف المتبقي وإن لم يكن بالضرورة فوق العضلات الفردية، كما يتم جمع الإشارات ويتم استخراج جوانب رياضية معينة (أو ميزات) للإشارات، كما يتم تدريب النظام من قبل المستخدم، حيث يقوم المستخدم بإنتاج وتكرار أنشطة عضلية معينة لمجموعة متنوعة من السيطرة. ومع ذلك، قد تتغير هذه الأنماط الدقيقة اعتمادًا على اتجاه الذراع. وفقًا لذلك، يجب وضع طرف الفرد في اتجاهات مختلفة أثناء عملية التدريب، كما تتغير أنماط نشاط العضلات أيضًا بمرور الوقت حيث تصبح العضلات أقوى أو أضعف أو إذا كان المستخدم مرهقًا. بالإضافة إلى ذلك، لن يحرك الفرد دائمًا عضلاته بنفس الطريقة تمامًا.
اقترح الباحثون أن يبدأ مستخدم الطرف الاصطناعي جلسة تدريب، يشار إليها باسم التدريب الموجه بالأطراف الاصطناعية، عندما يشعر أو تشعر أن الجهاز لا يعمل بشكل صحيح. في هذا التمرين البرمجة، يقوم الطرف الاصطناعي بأداء سلسلة من الحركات المحددة ويقوم المستخدم بنسخ تلك الحركات،كما أظهرت الدراسات الميدانية أن عدد جلسات التدريب الموجهة باستخدام الأطراف الاصطناعية يتناقص كلما أصبح المستخدم أكثر دراية بالذراع التعويضية.
هذا يعني أنه بالإضافة إلى إعادة برمجة برنامج الكمبيوتر، يتعلم المستخدمون أيضًا كيفية إنشاء إشارات كهربية قابلة للتكرار وأكثر اتساقًا، كما يتطلب التطبيق السريري للتعرف على الأنماط نظام كمبيوتر مضغوط يمكنه إجراء الحسابات بسرعة ولا يستخدم الكثير من طاقة البطارية. على الرغم من أن التطبيق السريري ودمج هذه المنهجية في الأجهزة التعويضية القابلة للتطبيق لا يزالان يمثلان تحديات، إلا أن تلبية هذه المتطلبات أصبح أسهل في السنوات القليلة الماضية والتكنولوجيا متاحة الآن تجاريًا.
الهدف من تعصيب العضلات
الأفراد الذين يعانون من بتر أعلى مستوى يفتقرون إلى العدد المطلوب من مواقع التحكم، هناك معضلة في الأطراف الصناعية القياسية أنه كلما ارتفع مستوى البتر، زادت درجات الحرية التي تحتاج إلى استبدال، في حين أن عدد مواقع التحكم المتاحة ينخفض، كما يوفر تعصيب العضلات المستهدف حلاً جراحيًا لهذه المعضلة من خلال إنشاء المزيد من مواقع التحكم عن طريق إعادة تعصب مجموعات العضلات القريبة بالأعصاب التي كانت تتحكم سابقًا في قطاعات العضلات البعيدة. على الرغم من أن هذا يخلق مصدرًا إضافيًا لإشارات الإدخال للتحكم، إلا أن مشاكل وضع القطب الثابت لا تزال قائمة.
تعد مجموعة استراتيجيات التحكم المختلفة للأطراف الاصطناعية الخارجية التي تعمل بالطاقة الخارجية استجابة للعديد من العروض التقديمية الفريدة للأفراد الذين يحتاجون إلى ذراع اصطناعية، كما تعتمد طرق الإدخال المختلفة على قدرة المستخدم على توليد إشارات تحكم مختلفة، كما يتم إنشاء الإشارات عن طريق الكشف عن أشكال الإدخال مثل إشارات التخطيط الكهربائي للعضلات أو الضغط على أجهزة الاستشعار أو إنشاء حركة بين جزأين من الجسم.
عندما يكون لدى المستخدم مدخلات قليلة أو يحتاج إلى مفاصل متعددة لتوفير الوظيفة، يتم إبطاء التحكم في الطرف الاصطناعي بسبب الحاجة إلى التبديل بالتتابع بين عناصر التحكم في حركات الأطراف الاصطناعية المختلفة، أدت التطورات الأخيرة في مجال الإلكترونيات إلى زيادة طاقة المعالجة وتقليل حجم حزمة المكونات وتقليل استهلاك التيار الكهربائي.
أصبح من الممكن الآن استخدام المزيد من المعلومات من مستشعرات الجسم لإنشاء تحكم مستقل في المزيد من المفاصل الاصطناعية، يعمل التعرف على أنماط إشارات العضلات على خلق المزيد من الفرص لوحدات التحكم الجديدة. بالإضافة إلى ذلك، قد تسمح طرق الإدخال الجديدة مثل الأقطاب الكهربائية الساكنة في عضلات الطرف المتبقي بتطوير بدائل أكثر تعقيدًا.
