SI25939A - Postopek in naprava za dekompozicijo sestavljenih mišičnih akcijskih potencialov - Google Patents

Abstract

Izum se nanaša na postopek in napravo za dekompozicijo sestavljenih mišičnih potencialov tj. SMAP-ov pri vzbujenih mišičnih skrčitvah. Tehnični problem, ki ga izum rešuje je, kako oceniti trenutke proženj akcijskih potencialov motoričnih enot tj. APME, saj so odzivi motoričnih enot na zunanje vzbujanje bolj ali manj sočasni in se APME v SMAP-u vsaj delno prekrivajo. Problem je rešen s postopkom za dekompozicijo SMAP-ov na prispevke posameznih motoričnih enot, ki obsega korake: sprejemanje (100) večkanalnihelektromiogramov tj. EMG, ki so zajeti med prostovoljnimi mišičnimi skrčitvami, kot vhodnih signalov, identificiranje (300) prožilnih trenutkov motoričnih enot iz vhodnih signalov EMG, ki so zajeti med prostovoljnimi mišičnimi skrčitvami, izračunavanje (400) filtrov posameznih motoričnih enot ali skupnega filtra več motoričnih enot, sprejemanje (200) večkanalnih signalov EMG, ki so zajeti med vzbujenimi mišičnimi skrčitvami, kot vhodnih signalov, in apliciranje (500) izračunanih filtrov posameznihmotoričnih enot ali skupnega filtra več motoričnih enot na vhodne signale EMG, ki so zajeti med vzbujenimi mišičnimi skrčitvami, za dekompozicijo SMAP-ov na prispevke posameznih motoričnih enot.

Description

Postopek in naprava za dekompozicijo sestavljenih mišičnih akcijskih potencialov

Tehnično področje

Izum se nanaša na postopek in napravo za dekompozicijo sestavljenih mišičnih akcijskih potencialov tj. SMAP-ov na prispevke posameznih motoričnih enot. Izum se nanaša na vzbujene mišične skrčitve. Pri tem so lahko mišične skrčitve vzbujene s pomočjo direktne (na primer električna ali mehanska stimulacija mišice) ali posredne (na primer magnetna stimulacija motoričnega korteksa) stimulacije mišic. Izum omogoča analizo več različnih sestavljenih potencialov kot so H refleksi, vali F, vali M in motorični evocirani potenciali.

Tehnični problem

Skeletne mišice prostorsko razporedijo in ojačijo živčne kode, ki nadzorujejo človeško gibanje in so bile predmet intenzivnih raziskav na področju nevrofiziologije, nevrologije, rehabilitacije, protetike, ergonomije in mnogih drugih ved. Vsak motorični živec oživčuje od nekaj deset do nekaj sto mišičnih vlaken in z njimi tvori osnovno funkcionalno enoto gibanja, tako imenovano motorično enoto. Informacije o aktivnosti motoričnih enot so prispevale k boljšemu razumevanju patologij, kot so kap in patološki tremor ter nevrofiziološkim raziskavam refleksov in staranja. V mnogih različnih zdravih in patoloških stanjih ostanejo živčno-mišična stičišča stabilna, zato delovanje posameznih motoričnih enot verodostojno odraža kode motoričnih nevronov. Te kode lahko zaznamo s pomočjo dekompozicije igelnih ali površinskih elektromiogramov tj. EMG.

Sestavljeni mišični akcijski potencial tj. SMAP je vsota akcijskih potencialov motoričnih enot tj. ΑΡΜΕ v skeletni mišici, ki jih vzbudi električna, magnetna ali mehanska stimulacija živcev ali mišic ali transkranialna električna tj. TES ali magnetna stimulacija tj. TMS motoričnega korteksa. V zadnjem primeru se SMAP imenuje motorični evocirani potencial tj. MEP.

Analiza SMAP-a se rutinsko uporablja v kliničnih in nevrofizioloških študijah za neinvazivno in vivo ocenjevanje funkcionalnega stanja človeškega motoričnega sistema, za ocenjevanje integritete motoričnih traktov in za določanje odzivov živčnomišičnega sistema na trening, rehabilitacijo in degeneracijo zaradi različnih živčnomišičnih obolenj, v študijah kortikospinalne ekscitabilnosti in prevodnosti motoričnih živcev ter v analizi utrujenosti in biomehanskih odzivov skeletnih mišic.

V tipični supramaksimalni stimulaciji se postopoma povečuje stimulativni tok ali napetost, dokler njuno povečanje ne doseže maksimalne amplitude SMAP-a. To privede do ponovljivih zapisov SMAP-a, saj je takrat SMAP sestavljen iz ΑΡΜΕ vseh motoričnih enot v stimuliranem mišičnem tkivu. Ob meritvah na površini kože potujejo ΑΡΜΕ skozi nizko-prepustno sito podkožnega tkiva, ki se nahaja med motorično enoto in merilno elektrodo, njihova oblika pa odraža arhitekturo in geometrijo mišic, porazdelitev motoričnih enot v mišičnem tkivu, električne lastnosti podkožnega tkiva in lastnosti sistema za zajem signalov EMG.

V submaksimalnih stimulacijah so vzbujeni SMAP-i zelo spremenljivi. Ta spremenljivost oblik SMAP-ov je predvsem posledica nepopolne stimulacije mišic ali prispevkov sosednjih mišic (t.i. mišičnega presluha), zlasti na območjih z visoko prostorsko gostoto mišic, kot je na primer na podlakti. Problem variabilnosti submaksimalnih SMAP-ov še ni bil sistematično raziskan, predvsem zaradi pomanjkanja tehnik za dekompozicijo SMAP-ov. Znano je, da distalni supramaksimalni električni dražljaj, ki se širi v antidromični smeri, povzroči električni odziv, tj. F val v približno 2 do 5 % celotne populacije motoričnih živcev. Poleg tega se motorični nevroni, ki sodelujejo pri generiranju vala F, razlikujejo od motoričnih nevronov, ki so aktivirani pri nizkih do zmernih stopnjah prostovoljnih mišičnih skrčitev. Podobno se vrstni red rekrutacije motoričnih enot v submaksimalnih ortodromičnih stimulacijah, ki generirajo M vale, razlikuje od tistega pri prostovoljnih mišičnih skrčitvah. V splošnem je red rekrutacije motoričnih enot v stimulacijah navadno obrnjen glede na vrstni red rekrutacije v prostovoljnih skrčitvah. Vendar je v praksi ta vrstni red odvisen od relativne lokacije živca glede na stimulacijske elektrode in od številnih drugih parametrov stimulacije, zato ga je potrebno v eksperimentalnih meritvah vedno znova preveriti. Ta dejstva dokazujejo obstoj potrebe po zanesljivih metodah za neposredno ocenjevanje aktivnosti posameznih motoričnih nevronov iz sestavljenih mišičnih potencialov.

Tehnični problem, ki ga izum rešuje je, kako oceniti trenutke proženj oz. pojavitev akcijskih potencialov motoričnih enot tj. ΑΡΜΕ, saj so odzivi motoričnih enot na zunanje vzbujanje za razliko od odzivov motoričnih enot na prostovoljne mišične skrčitve bolj ali manj sočasni in se ΑΡΜΕ v SMAP-u vsaj delno prekrivajo. Ta sočasnost odzivov motoričnih enot je do sedaj preprečevala natančno analizo posameznih ΑΡΜΕ in, posledično, dekompozicijo SMAP-a v prispevke posameznih motoričnih enot. Te metodološke omejitve so preprečevale natančnejšo analizo odzivov posameznih motoričnih enot na različna zunanja vzbujanja, s tem pa natančnejšo analizo ekcitabilnosti motoričnega korteksa oziroma motoričnih živcev.

Motorični nevroni in pripadajoča mišična vlakna prevajajo električne dražljaje z različnimi hitrostmi. To povzroči časovni raztros prispevkov posameznih motoričnih enot v SMAP-u, ne glede na jakost stimulacije. Z utrujenostjo mišic nastopijo spremembe hitrosti prevajanja ΑΡΜΕ, ki se pri različnih vrstah mišičnih vlaken bistveno razlikujejo. To povzroči časovne spremembe porazdelitev ΑΡΜΕ v SMAP-u in posledično spremembe oblike SMAP-a. Z razumevanjem teh časovnih razpršitev ΑΡΜΕ in z dekompozicijo SMAP-a na prispevke počasnih in hitrih mišičnih vlaken bi lahko na popolnoma neinvaziven način sklepali o sestavi skeletnih mišic. Te informacije bi bile izredno pomembne za razumevanje staranja mišic, za boljše vodenje rehabilitacije in usposabljanja športnikov ter za zgodnje odkrivanje in objektivno spremljanje živčnomišičnih obolenj, na primer atrofij, ki selektivno vplivajo na določen tip mišičnih vlaken.

Podobno bi lahko dekompozicijo SMAP-a na prispevke posameznih motoričnih enot uporabili za izboljšavo natančnosti v literaturi uveljavljene neinvazivne cenilke števila motoričnih aksonov, ki oživčujejo mišico. S tem bi močno izboljšali zmožnosti objektivnega in dolgoročnega spremljanja razvoja miopatij in nevropatij.

Stanje tehnike

V preteklosti je bilo razvitih več tehnik analize SMAP-ov. Iskanje v bazi Pubmed vrne okoli 1600 člankov, ki obravnavajo to tematiko. Med njimi okoli 250 člankov opisuje uporabo metode MUNE (ang. Motor Unit Number Estimation) ali njenih izpeljank za oceno števila motoričnih enot na podlagi analize SMAP-a. Pri klasični metodi MUNE je amplituda SMAP-a normalizirana s povprečno amplitudo ΑΡΜΕ, ki se ocenijo z relativno majhnim številom motoričnih enot, razpoznanih iz bipolarnih posnetkov EMG nizkih do zmernih prostovoljnih stopenj skrčitve ali z inkrementalnim povečevanjem električnega dražljaja (stimulansa). Ta metodologija ima več omejitev. Prvič, v veliki meri prezre negativne destruktivne vsote ΑΡΜΕ (tj. medsebojno izničenje ΑΡΜΕ) v SMAP-ih. Drugič, pri visokih mišičnih kontrakcijah je hkrati aktivnih več deset motoričnih enot in njihovi ΑΡΜΕ se v času prepletajo in tvorijo zelo interferenčne vzorce EMG. Zanesljiva ocena ΑΡΜΕ pri visokih stopnjah krčenja je zato težka naloga, ki se v klasični metodologiji MUNE običajno preskoči. Ob tem je pomembno, da je v simuliranih pogojih vrstni red rekrutacije motoričnih enot navadno obrnjen, kar pomeni, da so motorične enote, ki so bile rekrutirane pri visokih prostovoljnih kontrakcijah, zelo verjetno aktivne tudi ob relativno nizki stimulaciji. Podobne slabosti ima tudi inkrementalno povečevanje električnega dražljaja, saj je brez dekompozicije SMAP-a, izjemno težko sklepati o dejanskem številu na novo vzbujenih motoričnih enot v posameznem inkrementu. To vodi v precej netočne ocene števila motoričnih enot v preučevani mišici.

Natančna analiza ΑΡΜΕ pri visokih stopnjah mišične skrčitve je postala mogoča šele z nedavnim razvojem tehnik dekompozicije površinskih signalov EMG, posnetih med prostovoljnimi mišičnimi skrčitvami, kjer so akcijski potenciali motoričnih enot asinhroni. Univerza v Mariboru je leta 2004 razvila takšne tehnike, na primer metodo CKC (Convolution Kemel Compensation) in je vse od takrat eden izmed vodilnih akterjev na področju analize površinskih signalov EMG. Metoda CKC za dekompozicijo signalov EMG, posnetih med prostovoljnimi mišičnimi skrčitvami je bila uspešno testirana v več kot 15 različnih skeletnih mišicah in je razpoznala do 50 aktivnih motoričnih enot v eni sami prostovoljni mišični skrčitvi. Uspešno je bila uporabljena tudi pri zelo visokih stopnjah krčenja (> 70% največje prostovoljne skrčitve), kar dokazuje sposobnost natančne identifikacije motoričnih enot z visokim pragom rekrutacije. Enako pomembno je bila metoda že preizkušena v analizi patološkega tremorja, kar kaže na njeno robustnost proti visokim stopnjam sinhronizacije motoričnih enot. Takšna napredna metodologija dekompozicije podpira analizo velikega števila motoričnih enot in se lahko v primerjavi z drugimi metodami uporablja za identifikacijo bolj reprezentativne množice ΑΡΜΕ, ki sestavljajo SMAP. Vendar pa je metoda CKC za analizo SMAP-a neprimerna, saj stopnja sinhronizacije ΑΡΜΕ, ki tvorijo SMAP presega stopnjo sinhronizacije ΑΡΜΕ, ki jo podpira metoda CKC.

Zanimivo je, daje uporaba večkanalne analize SMAP-a omenjena v samo 31 od 1600 zgoraj omenjenih člankov, čeprav so bile prednosti interpretacije večkanalnih signalov EMG jasno pokazane v prostovoljnih mišičnih skrčitvah. V vseh preostalih študijah so bile za merjenje mišičnih odzivov uporabljene konvencionalne bipolarne meritve EMG. V nasprotju z visoko prostorsko gostoto večkanalnih signalov EMG, bipolarne meritve EMG ne podpirajo podrobne prostorske analize SMAP-a in njegove dekompozicije na posamezne ΑΡΜΕ. To zmanjšuje natančnost analiz SMAP-a in iz njih pridobljenih ocen živčno-mišičnega sistema. Večkanalne meritve motoričnih enot namreč omogočajo pogled iz več perspektiv na motorične enote in bistveno povečajo zmožnost razlikovanja njihovih prispevkov v površinskih signalih EMG.

Rešitev tehničnega problema

Tehnični problem dekompozicije sestavljenih mišičnih akcijskih potencialov tj. SMAP-ov na prispevke posameznih motoričnih enot je rešen s postopkom, ki obsega korake:

f) sprejemanje večkanalnih elektromiogramov tj. EMG, ki so zajeti med prostovoljnimi mišičnimi skrčitvami, kot vhodnih signalov,

g) identificiranje prožilnih trenutkov motoričnih enot iz vhodnih signalov EMG, ki so zajeti med prostovoljnimi mišičnimi skrčitvami,

h) izračunavanje filtrov posameznih motoričnih enot ali skupnega filtra več motoričnih enot,

i) sprejemanje večkanalnih EMG, ki so zajeti med vzbujenimi mišičnimi skrčitvami, kot vhodnih signalov, in

j) apliciranje izračunanih filtrov posameznih motoričnih enot ali skupnega filtra več motoričnih enot na vhodne signale EMG, ki so zajeti med vzbujenimi mišičnimi skrčitvami, za dekompozicijo SMAP-ov na prispevke posameznih motoričnih enot.

Slika 1: Naprava za dekompozicijo sestavljenih mišičnih akcijskih potencialov

Slika 2: Postopek za dekompozicijo sestavljenih mišičnih akcijskih potencialov

V nadaljevanju je izum opisan podrobneje.

Tehnični problem dekompozicije sestavljenih mišičnih akcijskih potencialov tj. SMAP-ov na prispevke posameznih motoričnih enot je rešen s postopkom, ki obsega korake:

f) sprejemanje 100 večkanalnih elektromiogramov tj. EMG, ki so zajeti med prostovoljnimi mišičnimi skrčitvami, kot vhodnih signalov,

g) identificiranje 300 prožilnih trenutkov motoričnih enot iz vhodnih signalov EMG, ki so zajeti med prostovoljnimi mišičnimi skrčitvami,

h) izračunavanje 400 filtrov posameznih motoričnih enot ali skupnega filtra več motoričnih enot,

i) sprejemanje 200 večkanalnih EMG, ki so zajeti med vzbujenimi mišičnimi skrčitvami, kot vhodnih signalov, in

j) apliciranje 500 izračunanih filtrov posameznih motoričnih enot ali skupnega filtra več motoričnih enot na vhodne signale EMG, ki so zajeti med vzbujenimi mišičnimi skrčitvami, za dekompozicijo SMAP-ov na prispevke posameznih motoričnih enot.

Vhodne podatke v koraku f) se zagotovi v obliki matrike ΜχΝ, vzorcev kanalov EMG, posnetih med prostovoljnimi mišičnimi skrčitvami. Njen n-ti stolpec označuje n-te vzorcev vseh pridobljenih kanalov EMG:

= [yi(n),y₂(n) ... y_M(n)]^T, pri čemer je n =1,2... N_1? pri čemer je y_m(n) m-ti kanal signalov EMG.

Nato se za izvedbo koraka g) s pomočjo znanih metod za dekompozicijo signalov EMG med prostovoljnimi mišičnimi skrčitvami, identificira P prožilnih trenutkov j-te motorične enote in se jih označi z n_jiP; p = 1,2 ... P. Postopek identifikacije prožilnih trenutkov se ponovi za j = 1, 2... J motoričnih enot.

V koraku h) se konvolutivno razširi blok vzorcev EMG, posnetih med prostovoljnimi mišičnimi skrčitvami, iz katerih so bili v koraku g) razpoznani prožilni trenutki motoričnih enot, tako da se doda F različno zakasnjenih ponovitev vsakega kanala EMG:

y(n) = - 1) ..._yi(n - F - 1) ...y_M(n) ...y_M(n -F- 1)]^T

Nato se izračuna vrednost korelacijske matrike C^:

^Cy =

Nato se izračuna matrični inverz ali psevdoinverz matrike Cy. Nato se izračuna filter jte motorične enote:

^Fi=^yM^T p = l

Pri tem je število P proženj motorične enote obravnavano kot poljubno nastavljiv parameter, ki omogoča nastavljanje učinkovitosti in hitrosti dekompozicije. Večji kot je P, natančnejša in počasnejša je dekompozicija.

Vhodne podatke v koraku i) se zagotovi v obliki matrike M*N₂ vzorcev kanalov EMG, posnetih med vzbujenimi mišičnimi skrčitvami, ki vsebuje tudi SMAP. Njen nti stolpec označuje n-te vzorcev vseh pridobljenih kanalov EMG:

z(n) = [zi(n),z₂(n) ...z_M(n)]^T, kjer je z_m(n) m-ti kanal signalov EMG.

Nato se v koraku j) konvolutivno razširi blok vzorcev EMG, tako da se doda F različno zakasnjenih ponovitev vsakega kanala EMG:

ž(n) = [ζ^,ζ^η - 1) - F - 1) ...z_M(n) ...z_M(n -F- 1ψ, pri čemer je F 0 ali poljubno naravno število.

Nato se izračuna vrednost korelacijske matrike C_ž:

C_ž =

Nato se izračuna matrični inverz ali psevdoinverz matrike C_ž. Nazadnje se oceni prožilne trenutke j-te motorične enote v SMAP-u:

t/n) = Fj(Cy + c_ž)^-1ž(n)

Konvulativno razširjene večkanalne signale EMG v korakih h) in j) se lahko predstavi z naslednjim konvolutivnim podatkovnim modelom:

y(n) = Ht(n) + ω(η) ž(fc) = Ht(k) + ω(£), kjer je ω(η) = [ωχζη) ... ω_Μ(n — F - 1)]^T konvolutivno razširjen vektor n-tih vzorcev šuma.

Mešalna matrika

H = [H, ... Hj združuje blok K vzorcev ΑΡΜΕ i-te motorične enote kot jih zazna j-ti kanal signalov

EMG.

Ηϋ =

... h^K) ... 0

... h^l) ... h^K) kjer je 1-ti vzorec ΑΡΜΕ.

Konvolutivno razširjen vektor prožilnih vlakov motoričnih enot t(n) = (n) ... tj (n - K - F + 1) ... tj (n - K - F + l)f vsebuje blok K+F sočasnih vzorcev prožilnih vlakov vseh aktivnih motoričnih enot. Pri tem je prožilni vlak j-te motorične enote predstavljen kot tj (n) = ZkS(n- Tj^k^

Kjer je δ(.) Diracov impulz in je j-ta motorična enota k-tič prožila v času Tj(k).

Naprava po izumu izračuna prožilne trenutke j-te motorične enote v SMAP-u kot ζ(η) = Fj(Cy + C_ž)^-1ž(n) * C_t._t-H^r(2 · HCfH^r + 2 + o (n) « C_t/t-(2 Cf)’¹^) = 2 tj(n) + o (n) kjer o(n) združuje vpliv šuma in potencialno nepopolnega izničenja mešalne matrike H. Vpliv o(n) v oceni ξ(η) se lahko izniči s pomočjo poljubnih segmentacijskih postopov, ki v ^(n) razpoznajo impulze in s tem prožilne trenutke motorične enote.

S tem postopek po izumu izniči vplive ΑΡΜΕ in iz signalov EMG direktno oceni prožilne trenutke j-te motorične enote v SMAP-u. Iz prožilnih trenutkov motoričnih enot se lahko med drugim razbere zakasnitev (latenco) proženja motorične enote glede na stimulans, njen prag rekrutacije in frekvenco proženja med prostovoljnimi in med vzbujenimi mišičnimi skrčitvami. Iz akcijskih potencialov motoričnih enot, se lahko med drugim oceni hitrost prevajanja akcijskih potencialov po mišičnem vlaknu in lokacijo inervacijske cone. Vsi omenjeni fiziološki parametri nosijo številne informacije o motoričnem sistemu, ki se lahko v nadaljnjih korakih postopka ocenijo z identificiranjem 600 fizioloških lastnosti motoričnih enot, ki prispevajo k SMAP-u, in prikazom 700 rezultatov.

Vhodnih signali, ki so sprejeti v koraku f) oz. i), se zagotovijo s postopkom, ki obsega korake:

a) zajemanje signalov EMG med prostovoljnimi oz. vzbujenimi mišičnimi skrčitvami,

b) predojačenje zajetih signalov,

c) pasovno filtriranje predojačenih signalov,

d) ojačenje pasovno filtriranih signalov,

e) pretvarjanje ojačenih, pasovno filtriranih signalov v digitalno obliko.

Predmet izuma je tudi naprava za dekompozicijo SMAP-ov na prispevke posameznih motoričnih enot, ki obsega procesno enoto 120, ki je prilagojena, da izvaja korake zgoraj opisanega postopka od f) do j). Procesorska enota je lahko tvorjena kot mikroprocesor ali posebnonamensko vezje. Naprava po izumu omogoča dekompozicijo SMAP-ov na prispevka posameznih motoričnih enot oziroma na poljubne kombinacije prispevkov posameznih motoričnih enot.

Naprava lahko nadalje obsega:

- elektrode 101, 102, 103 za merjenje električne aktivnosti mišic, in

- elektronsko vezje 110 z visokoimpendančnim analognim vhodom, ki nadalje obsega:

• instrumentacijski ojačevalnik 111, • filter 112, • ojačevalnik 113, • analogno-digitalni pretvornik 114 in • komunikacij sko vezj e 115.

Naprava pridobi SMAP-e iz signalov EMG, ki jih izmerijo enodimenzionalna ali dvodimenzionalna polja elektrod 101, 102 ali 103 s poljubnim številom invazivnih ali površinskih elektrod. Elektrode so povezane z elektronskim vezjem 110, ki signale obdela za vstop v procesno enoto 120, ki s pomočjo računalniških algoritmov izvede dekompozicijo SMAP-ov. Procesna enota je lahko samostojna enota ali pa je integrirana v elektronsko vezje za zajem signalov EMG.

Elektrode 101, 102, 103 so povezane z visokoimpendančnim analognim vhodom elektronskega vezja 110, ki omogoča zaznavo večkanalnih signalov EMG. Instrumentacijski ojačevalnik 111 ojači vsak zajet kanal signalov EMG in ga s filtrom 112 pasovno filtrira. S tem se odstrani del motenj zaradi nestabilnega stika med površino kože in elektrodami. V primeru površinskih signalov EMG je frekvenčno prepustno območje tipično nastavljeno med 20 Hz in 500 Hz. V primeru igelnih meritev je frekvenčno prepustno območje tipično nastavljeno med 200 Hz in 5000 Hz. Možne so tudi druge nastavitve. Ojačevalnik 113 ojači signale EMG, analognodigitalni pretvornik 114 pa jih pretvori v digitalni zapis. Komunikacijsko vezje 115 preko žične ali brezžične povezave prenese digitalne signale v procesno enoto ali posebnonamensko vezje 120. Vhodi elektronskega vezja 110 morajo biti galvansko ločeni od napajalne napetosti in izhodov.

Naprava lahko nadalje obsega osrednji računalnik 130 za nadaljnjo obdelavo rezultatov dekompozicije in zaslon 140 za prikaz rezultatov dekompozicije.

Predmet izuma je tudi računalniško berljiv medij, na katerem so shranjena navodila, ki potem, ko se izvršijo s procesno enoto 120, povzročijo izvedbo opisanega postopka za dekompozicijo sestavljenih mišičnih akcijskih potencialov.

Predmet izuma je tudi računalniški program, ki obsega navodila, ki se izvedejo z računalnikom, ko se program zažene, in povzročijo, da računalnik izvede opisan postopek za dekompozicijo sestavljenih mišičnih akcijskih potencialov.

Claims (8)

1. Patentni zahtevki

   1. Postopek za dekompozicijo sestavljenih mišičnih akcijskih potencialov tj. SMAPov na prispevke posameznih motoričnih enot, ki obsega korake:

   f) sprejemanje (100) večkanalnih elektromiogramov tj. EMG, ki so zajeti med prostovoljnimi mišičnimi skrčitvami, kot vhodnih signalov,

   g) identificiranje (300) prožilnih trenutkov motoričnih enot iz vhodnih signalov EMG, ki so zajeti med prostovoljnimi mišičnimi skrčitvami,

   h) izračunavanje (400) filtrov posameznih motoričnih enot ali skupnega filtra več motoričnih enot,

   i) sprejemanje (200) večkanalnih signalov EMG, ki so zajeti med vzbujenimi mišičnimi skrčitvami, kot vhodnih signalov, in

   j) apliciranje (500) izračunanih filtrov posameznih motoričnih enot ali skupnega filtra več motoričnih enot na vhodne signale EMG, ki so zajeti med vzbujenimi mišičnimi skrčitvami, za dekompozicijo SMAP-ov na prispevke posameznih motoričnih enot.
2. 2. Postopek po zahtevku 1, značilen po tem, da za zagotovitev vhodnih signalov, ki so sprejeti v koraku f) oz. i), postopek nadalje obsega korake:

   a) zajemanje signalov EMG med prostovoljnimi oz. vzbujenimi mišičnimi skrčitvami,

   b) predojačenje zajetih signalov,

   c) pasovno filtriranje predojačenih signalov,

   d) ojačenje pasovno filtriranih signalov,

   e) pretvaijanje ojačenih, pasovno filtriranih signalov v digitalno obliko.
3. 3. Postopek po zahtevku 1 ali 2, značilen po tem, da postopek po izvedbi koraka j) nadalje obsega koraka:

   k) identificiranje (600) lastnosti motoričnih enot, ki prispevajo k SMAP-u,

   1) prikaz rezultatov (700).
4. 4. Računalniško berljiv medij, na katerem so shranjena navodila, ki potem, ko se izvršijo z računalnikom, povzročijo izvedbo postopka po zahtevku 1.
5. 5. Računalniški program, ki obsega navodila, ki se izvedejo z računalnikom, ko se program zažene, in povzročijo, da računalnik izvede postopek po zahtevku 1.
6. 6. Naprava za dekompozicijo SMAP-ov na prispevke posameznih motoričnih enot, ki obsega procesno enoto (120), kije prilagojena, da izvaja postopek po zahtevku 1.
7. 7. Naprava po zahtevku 6, pri čemer je procesna enota (120) mikroprocesor ali posebnonamensko vezje.
8. 8. Naprava po zahtevku 6 ali 7, ki nadalje obsega:

   - elektrode (101, 102, 103) za merjenje električne aktivnosti mišic, in

   - elektronsko vezje (110) z visokoimpendančnim analognim vhodom, ki nadalje obsega:

   • instrumentacij ski oj ačevalnik (111), • filter (112), • ojačevalnik (113), • analogno-digitalni pretvornik (114) in • komunikacijsko vezje (115).