معالجة الإشارات الحيوية: كيف تعمل

إن التطورات في الأطراف الاصطناعية توفّر للمستخدمين وظائف وقدرة حركة أكثر من أي وقت مضى. وقد غيّر استخدام معالجة الإشارات الحيوية، على وجه الخصوص، كيفية عمل الأطراف الاصطناعية بالتوافق مع جسم المستخدم. تتيح معالجة الإشارات الحيوية للمستخدمين التحكم بذراعهم البيوني بطريقة مشابهة لكيفية تحكمهم بالذراع التي فقدوها بسبب البتر. 

ونتيجةً لذلك، تعمل الذراع الجديدة كامتداد متكامل الوظائف لجسم المستخدم، لا كملحقٍ فحسب. وللمستخدمين المهتمين بمعرفة كيفية عمل معالجة الإشارات الحيوية داخل الذراع البيونية بدقة، تابعوا القراءة. 

الخلفية

بدايةً، سنستعرض بعض الخلفية حول كيفية ظهور معالجة الإشارات الحيوية . في الماضي، كانت الأطراف الاصطناعية المتوفرة تقتصر على وظائف بسيطة جدًا لفتح اليد وإغلاقها. وكانت المشكلة أن الذراع الاصطناعية صُممت لتكون بديلًا ليد الطرف السليم، لكن هذه الأيدي الاصطناعية انتهت إلى امتلاك درجات حرية أقل بكثير.

بالإضافة إلى ذلك، كانت معظم المهام التي تؤديها الأطراف الاصطناعية غير مريحة، لأن عناصر التحكم فيها لم تكن مرتبطة بحركات الطرف الطبيعي. فعلى سبيل المثال، كانت حركة مرفق الذراع الاصطناعية تنتج من كتف الشخص مبتور الطرف، بينما يستطيع المرفق الطبيعي التحرك بشكل مستقل عن الكتف.

وبعد إدراك هذه المشكلات، بدأت مراكز الأطراف الاصطناعية بالبحث عن حل جديد. ومن خلال البحث، لوحِظ أن الإشارات البيولوجية التي تتحكم في الحركات الجسدية، والتي كان يُعتقد أنها تُفقد عند البتر، ما تزال موجودة في جسم مبتور الطرف. 

ويمكن استخدام هذه الإشارات للتحكم في الطرف الاصطناعي بدلًا من استخدام حركات الجسم الكبيرة كما في الأطراف الاصطناعية التقليدية، مثل الأطراف الاصطناعية التي تعمل بقوة الجسم. وبالتالي، ستفوق قدرة مبتور الطرف على التحكم في الجهاز قدرته على التحكم في طرف اصطناعي تقليدي. وتكمن الميزة الأساسية في أن طريقة التحكم بالطرف الاصطناعي ستكون مشابهة لطريقة التحكم بالطرف المبتور المقابل، وأكثر بديهية. 

استخدام الإشارات العصبية

وبعد هذا الاكتشاف، تبيّن أن استخدام الإشارات العصبية لأغراض التحكم يمكن أن يوفّر تأهيلًا أفضل بكثير بالتوازي مع استخدام إشارات العضلات. تسهّل الإشارات العصبية الأنشطة الإرادية واللاإرادية في أداء وظائف الجسم، بما في ذلك تلقي الأحاسيس الجسدية. ومن خلال الاستفادة من الأعصاب المتبقية في الذراع، والتي تحتوي على ألياف عصبية حسية وحركية معًا، يمكن لمبتوري الأطراف التحكم في ذراعهم الاصطناعية. 

إذًا، كيف يعمل هذا الاتصال؟ وجدت الدراسات أن الإشارات الكهربية العضلية (EMG) كانت الإشارة الكهربية الحيوية الأكثر عملية لأغراض التحكم. ويمكن توليد هذه الإشارات الكهربائية من خلال انقباض عضلات الطرف المتبقي لدى المريض. 

أبسط طريقة لرصد إشارات EMG في الجسم هي وضع أي زوج من الأقطاب الكهربائية على سطح الجلد فوق عضلة. بعد تثبيت القطب اللاصق في مكانه، سيبحث عن إشارات تشبه ناتج مولّد الضوضاء، وتزداد وتنخفض بما يتوافق مع أي توتر عضلي. ونتيجةً لذلك، ستكون آلية التحكم في الذراع الاصطناعية مشابهة لآلية التحكم في الذراع الطبيعية. 

ومع ذلك، فإن موضع الأقطاب وقدرتها على رصد إشارات EMG يعتمدان على التشريح الجسدي لمبتور الطرف. وتعد القدرة على الاستفادة من إشارات EMG مهمة لاستخدام جهاز عضلي كهربائي، إذ إن هذه الإشارات هي التي تشغّل اليد.  ولحسن الحظ، حتى مع الإشارات الضعيفة جدًا، يظل تشغيل اليد البيونية ممكنًا.  أثناء تقييم المريض مع أخصائي الأطراف الاصطناعية، ستُختبر هذه المواقع الخاصة بإشارات EMG

الذراع البيونية

صُممت الذراع البيونية لإنتاج طرف اصطناعي مناسب للتحكم عبر EMG، ويمكن تركيبه لدى مبتور الطرف ليعمل بتحكم محسّن. عندما تلامس اليد البيونية جلد مبتور الطرف، تستطيع الأقطاب استقبال الإشارات من عضلات المستخدم الكامنة تحت الجلد. وبمجرد توصيلها، ستبدأ اليد بالعمل وفقًا لتحكم المستخدم. 

وبالتوازي مع الأقطاب وإشارات EMG، ستحتاج اليد أيضًا إلى جزء من البرنامج مخصص للتحكم بالمحرك. وبشكل أساسي، سيأخذ البرنامج عينات من الإشارات عبر حلقة معالجة ويحسب الفرق بين تلك الإشارة ونتيجة إشارة EMG. ثم ستتم معالجة هذه الإشارات وإرسال النتيجة مرة أخرى من الحاسوب إلى المحرك. 

ومع تركيب الذراع البيونية على المريض وبرمجتها بشكل صحيح، يمكن للمستخدم أن يبدأ بالتحكم في ذراعه بسهولة تامة. وبما أن الذراع تُتحكم بها عبر إشارات، فسوف تتحرك بأقرب شكل ممكن إلى الذراع الطبيعية، مع تحكم ومهارة أكبر من الأطراف الاصطناعية التقليدية الأخرى. علاوةً على ذلك، ومع ذراع عالية الكفاءة، يمكن للمستخدمين حتى التحكم بحركة كل إصبع على حدة، ما يمنحهم مزيدًا من التحكم والوظائف. 

كيف نستخدم معالجة الإشارات الحيوية

منتجنا الخاص، Zeus، هو يد بيونية عالية الكفاءة ومتعددة المفاصل، وتتحكم بها عمليات الإشارات الحيوية. تتيح المعالجة المتقدمة للإشارات وضبط الكسب اللاسلكي في حساسات EMG لدينا، إلى جانب السرعة التناسبية، انتقالًا سلسًا بين المسكات الدقيقة والقوية. 

بعد تركيبه على الذراع، يمكن للمستخدمين التحكم بالجهاز بسهولة، حيث سيجمع الإشارات لتحقيق أفضل تحكم. وهذا، مع برنامجنا المتقدم للغاية، يتيح للمستخدمين تخصيص مسكات كل إصبع بما يتناسب مع احتياجاتهم الفريدة. مع Zeus، يحقق المستخدمون تحكمًا وقوة أكبر من الأطراف الاصطناعية البديلة، مما يوفر لهم مستوى من الوظائف مماثلًا لليد الطبيعية.  

إذا كنت مهتمًا بمعرفة المزيد عن Zeus وكيف يعمل، فقم بزيارة موقعنا الإلكتروني أو احجز استشارة مجانية.