MyoSense : progettazione e sviluppo di un sistema per esame miometrico in ambito protesico

The amputation of a limb brings limitations on everyday life that technology tries to overcome by developing innovative prosthetics implants. In clinics, the state-of-the-art technology for people with upper limb amputation is commonly achieved by means of a dual-site myoelectric control. A single degree of freedom of a prosthetic device is actuated by applying a simple threshold or a proportional amplitude method on surface electromyography signals recorded from antagonistic muscles (e.g., wrist flexor and wrist extensor) that can be easily contracted in a separate way. Therefore, a myometric exam always precedes the manufacturing of an active prosthetic device. In this thesis work, developed within the Centro Protesi Inail (Vigorso di Budrio (BO), Italy), an innovative myometric system is designed and developed. This system is necessary to evaluate the electromyography signal's intensity and quality in muscular regions used for prosthetic control. The system, MyoSense, is designed to replace an older device, which is bulky, outdated and inconsistent with most recent control techniques. MyoSense is based on an electronic device, needed for signal acquisition, and on a user interface used for EMG signals visualization. The device is characterized by reduced dimensions (77 x 52 x 32mm) and is wearable using an elastic band. Moreover, the user interface allows acquisition parameters modification and patient's data saving. The system fully met the project specifications, which provided good wearability, wireless communication and the possibility of using up to ten electromyographic sensors.

L’amputazione di un arto comporta limitazioni nella vita quotidiana che la tecnologia cerca di superare attraverso lo sviluppo di dispositivi protesici innovativi. La tecnologia allo stato dell’arte per questi dispositivi è rappresentata dalle protesi a controllo mioelettrico, in cui un singolo grado di libertà del dispositivo protesico è controllato applicando metodi a soglia o proporzionali al segnale elettromiografico di superfice generato dalla contrazione di una coppia muscoli antagonisti residui (es. flessore ed estensore di polso) i quali possono essere facilmente contratti separatamente. Per questo motivo, al fine di valutare il posizionamento ottimale per i sensori elettromiografici e la qualità delle contrazioni muscolari, la realizzazione di un dispositivo protesico a controllo mioelettrico è sempre preceduto da un esame miometrico. In questo lavoro di tesi, svolto presso il Centro Protesi Inail di Vigorso di Budrio (BO), è stato progettato e sviluppato un sistema per esame miometrico, necessario a valutare l’intensità e la qualità dei segnali elettromiografici nei siti muscolari utilizzati per il controllo protesico. Il sistema, denominato MyoSense, nasce per sostituire un dispositivo datato, ingombrante e non più compatibile con le moderne tecniche di controllo. MyoSense è composto da un dispositivo elettronico, volto all’acquisizione dei segnali, e da un’interfaccia necessaria alla visualizzazione. Il dispositivo ha dimensioni ridotte (77 x 52 x 32 mm) e risulta essere comodamente indossabile tramite l’utilizzo di una fascia elastica. Inoltre, l’interfaccia grafica permette la modifica dei parametri di acquisizione e il salvataggio dei dati del paziente. Il sistema realizzato ha pienamente soddisfatto le specifiche di progetto che prevedevano una buona indossabilità, comunicazione wireless e la possibilità di utilizzare fino a dieci sensori elettromiografici.