Please use this identifier to cite or link to this item:
http://elartu.tntu.edu.ua/handle/lib/47006| Teitl: | Математична модель та метод опрацювання поверхневих електроміографічних сигналів для задачі біопротезування |
| Teitlau Eraill: | Mathematical model and method for processing surface electromyographic signals for the task of bioprosthetics |
| Awduron: | Варварчук, Володимир Андрійович Varvarchuk, Volodymyr |
| Affiliation: | Тернопільський національний технічний університет імені Івана Пулюя |
| Bibliographic description (Ukraine): | Варварчук В. А. Математична модель та метод опрацювання поверхневих електроміографічних сигналів для задачі біопротезування : робота на здобуття кваліфікаційного ступеня магістра : спец. 163 - біомедична інженерія / наук. кер. Л. Є. Дедів. Тернопіль: Тернопільський національний технічний університет імені Івана Пулюя, 2024. 80 с. |
| Dyddiad Cyhoeddi: | 23-Dec-2024 |
| Submitted date: | 17-Dec-2024 |
| Date of entry: | 2-Jan-2025 |
| Cyhoeddwr: | Тернопільський національний технічний університет імені Івана Пулюя |
| Country (code): | UA |
| Place of the edition/event: | Тернопільський національний технічний університет імені Івана Пулюя, кафедра біотехнічних систем |
| Supervisor: | Дедів, Леонід Євгенович Dediv, Leonid |
| Committee members: | Хвостівськка, Лілія Володимирівна |
| UDC: | 612.741.1 519.218 |
| Allweddeiriau: | 163 біомедична інженерія модель електроміографічний сигнал протез model emg signal prosthesis |
| Number of pages: | 80 |
| Crynodeb: | В роботі проведено моделювання поверхневих ЕМГ сигналів для задачі керування біопротезами. Розглянуто загальні принципи протезування кінцівок та показано основні напрявки розроблення біопротезів із активним керуванням на основі опрацювання різних типів біосигналів, зокрема електроміографічних. Проаналізовано природу саких сигналів, їх структуру, поняття потенціалу дії та
рухової одиниці. Розглянуто підходи та методи аналізу електроміографічних сигналів, їх часові, частотні та енергетичні параметри, а також типи структурних артефактів. Обґрунтовано спосіб математичного подання таких біосигналів як кусковостаціонарного процесу. Обгрунтовано метод статистичного аналізу до опрацювання таких сигналів для керування біопротезом. The paper presents the modeling of surface EMG signals for the task of bioprostheses controlling. The general principles of limb prosthetics are considered and the main directions of developing bioprostheses with active control based on the processing of various types of biosignals, in particular electromyographic ones, are shown. The nature of such signals, their structure, the concepts of action potential and motor unit are analyzed. The approaches and methods of analyzing electromyographic signals, their time, frequency and energy parameters, as well as types of structural artifacts are considered. The method of mathematical representation of such biosignals as a piecewise stationary process is substantiated. The method of statistical analysis for processing such signals for controlling a bioprosthesis is substantiated. |
| Content: | ВСТУП 8 РОЗДІЛ 1. АНАЛІТИЧНА ЧАСТИНА 10 1.1 Загальні принципи протезування 10 1.2 Сучасний стан протезування 11 1.3 Вибір методу управління 25 1.4 Висновки до розділу 1 25 РОЗДІЛ 2. ОСНОВНА ЧАСТИНА 26 2.1 Організація принципів біопротезування 26 2.2 Природа ЕМГ сигналів 27 2.3 Поняття рухової одиниці 30 2.4 Загальні відомості про аналіз ЕМГ 33 2.5 ЕМГ спокою 34 2.6 Електроміографія довільного скорочення м'язів 39 2.7 Методи статистичного опрацювання сигналів ЕМГ 41 2.8 Математичне моделювання ЕМГ сигналів 51 2.9 Висновки до розділу 2 51 РОЗДІЛ 3. НАУКОВО-ДОСЛІДНА ЧАСТИНА 52 3.1 Методики відбору ЕМГ 52 3.2 Обробка ЕМГ 53 3.3 Метод розпізнавання окремих рухів 60 3.4 Висновки до розділу 3 63 РОЗДІЛ 4. ОХОРОНА ПРАЦІ ТА БЕЗПЕКА В НАДЗВИЧАЙНИХ СИТУАЦІЯХ 65 4.1 Охорона праці 65 4.2 Безпека в надзвичайних ситуаціях 67 4.3 Висновки до розділу 4 70 ВИСНОВКИ 71 ПЕРЕЛІК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ 73 ДОДАТКИ |
| URI: | http://elartu.tntu.edu.ua/handle/lib/47006 |
| Copyright owner: | © Варварчук Володимир Андрійович, 2024 |
| References (Ukraine): | 1. https://zakon.rada.gov.ua/laws/main/518-2014-%D0%BF 2. https://en.wikipedia.org/wiki/Prosthesis 3. Savchuk A.V., Popov A.O. Metody ta zasoby intelektualʹnoho upravlinnya protezamy verkhnikh kintsivok. ElectronCommun, Biomedychni prylady ta systemy, 2017. Vol.22, №2. Pp. 33-42. [In Ukrainian]. 4. Francesco V. Tenore and R. Jacob Vogelstein. Revolutionizing Prosthetics: Devices for Neural Integration. - JOHNS HOPKINS APL TECHNICAL DIGEST, 2011. Vol.30, №3. Pp. 230-239. 5. Chernyshov A.A., Mustetsov N.P. Alhorytm keruvannya funktsionalʹnym protezom ruky. Systemy obrobky informatsiyi, 2014. № 6 (122). Pp. 167-172. [In Ukrainian] 6. https://www.ottobock.eu. 7. Дозорський В.Г., Кубашок А.В. Задача біокерованого протезування кисті руки. Збірник тез доповідей Міжнародної науково-практичної конференції «Перспективи розвитку науки, освіти та суспільства в Україні та світі» - Полтава, 20 травня 2022 р.- с. 48-49. 8. Vasil Dozorskyi, Leonid Dediv, Serhii Kovalyk, Oksana Dozorska, Iryna Dediv. Design of the endoskeleton of a biocontrolled hand prosthesis. Scientific Journal of TNTU. Tern.: TNTU, 2024. Vol 115. No 3. P. 100–111. DOI: 10.33108/visnyk_tntu 9. Vasil Dozorskyi, Vasyl Martsenyuk, Oksana Dozorska, Leonid Dediv, Nataliya Klymuk. (2024). The concept of developing the structure of a highly functional bionic hand prosthesis based on IoT technologies. Proceedings of the 1st international workshop on “Bioinformatics and Applied Information Technologies” (BAIT-2024). Volume 3842, 2024, Pages 268-280. 10. Є.Б. Яворська, В.Г. Дозорський, О.Ф. Дозорська. Конструкція ендоскелета біокерованого протеза кисті руки. ІІІ Міжнародна науково-технічна конференція 11. “Перспективи розвитку машинобудування та транспорту – 2023” 01 – 03 червня 2023 р. Вінниця, ВНТУ. 3 с. 12. Л.Є. Дедів, В.Г. Дозорський, С.В. Ковалик, В.А. Кукурудза. Рукаманіпулятор для роботизованої хірургії. XXІV International scientific and practical conference «Modern Scientific Challenges are the Driving Force of the Development of Scientific Research»(May 22-24, 2024) Bruges, Belgium. International Scientific Unity, 2024. 237 p. ISBN 978-617-8427-16-0. 13. Additive manufacturing (3D printing): A review of materials, meth- ods, applications and challenges / T. D. Ngo [et al.]. Composites Part B: Engineering, 2018. Dec.(143). Pр. 172–196. 14. Wohlers Report. 3D Printing and Additive Manufacturing. Global State of the Industry / I. Campbell [et. al]. Wohlers Associates. 380 p. 15. Birbara N. S., Otton J. M., Pather N. 3D Modelling and Printing Technology to Produce Patient-Specific 3D Models. Heart, Lung and Circulation. 2019. № 2 (28). P. 302–313. 16. Chen J. H., Gariel M. A Roadmap from Idea to Implementation — 3D Printing for Pre-Surgical Applications. San-Francisco. 3DHEALS, 2015. Pр. 1–80. 17. Poster 160: Custom-made 3D Printed Finger Prosthetics with Haptic Feedback / M. E. Steely [et al.]. Elsevier, 2018. 54 p. 18. Hull C. W., Calif A. Apparatus for production of three-dimensional objects by stereolithography : US Patent US : 4575330 A. 1986. 19. Gebhardt A., Hötter J.-S. Additive Manufacturing: 3D Printing for Prototyping and Manufacturing. Munich : Hanser Publishers, 2016. 591 p. 20. Jacob Segil. HANDBOOK OF BIOMECHATRONICS. Academic Press is an imprint of Elsevier. 2019, Elsevier Inc., 603 p 21. Vyacheslav Nykytyuk, Vasyl Dozorskyi, Oksana Dozorska. Detection of biomedical signals disruption using a sliding window. Scientific jornal of the Ternopil National Technical University. 2018. Vol. 91. № 3. P. 125–133. 22. Кузнецов Ю. М. Прогнозування розвитку технічних систем / [Ю. М. Кузнецов, Р. А. Скляров]; під заг. ред. Ю. М. Кузнецова. – К. : ТОВ «ЗМОК». – ПП «ГНОЗІС», 2004. – 323 с. 23. Попадюха Ю. А. Сучасні роботизовані комплекси, системи та пристрої у реабілітаційних технологіях: Навч. посіб. / Ю.А.Попадюха.. – К.: Центр учбової літератури, 2017. – 324с. 24. Попадюха Ю.А. Сучасні комп'ютеризовані комплекси та системи у технологіях фізичної реабілітації : Навч. посібник / Ю.А. Попадюха. – К.:Центр учбової літератури, 2018. – 300 с. 25. 6. HANDBOOK OF BIOMECHATRONICS / Jacob Segil. Academic Press is an imprint of Elsevier. 2019, Elsevier Inc., 603 p. 26. Математичне та комп’ютерне моделювання електрокардіосиґналів у системах голтерівського моніторинґу / Л.Є. Дедів, А.С. Сверстюк, І.Ю. Дедів, М.О. Хвостівський, В.Г. Дозорський, Є.Б. Яворська. – Львів: Видавництво «Магнолія - 2006», 2021. – 120 с. ISBN 978-617-574-218-1 27. Дозорська О. Ф., Яворська Є. Б., Дозорський В. Г., Дедів Л. Є. і Дедів І. Ю. «The Method of the Main Tone Detection in the Structure of Electromyographic Signals for the Task of Broken Human Communicative Function Compensation», VISNYK NTUU KPI SERIIA-RADIOTEKHNIKA RADIOAPARATOBUDUVANNIA, (81), 2020р. с. 56-64. 28. Математичне моделювання, методи та програмне забезпечення опрацювання дихальних шумів у комп'ютерних аускультативних діагностичних системах / І.Ю. Дедів, А.С. Сверстюк, Л.Є. Дедів, В.Г. Дозорський, М.О. Хвостівський. – Львів: Видавництво «Магнолія - 2006», 2021. – 126 с. ISBN 978- 617-574-219-8 29. Oksana Dozorska, Evhenia Yavorska, Vasil Dozorskyi, Vyacheslav Nykytyuk, Leonid Dediv (2020). The Method of Selection and Pre-processing of Electromyographic Signals for Bio-controlled Prosthetic of Hand. Proc. of the 2020 IEEE 15th International Conference on Computer Sciences and Information Technologies (CSIT), 23-26 September 2020, (pp.188–192). Lviv-Zbarazh, Ukraine. 30. Vasil Dozorskyi, Iryna Dediv, Sofiia Sverstiuk, Vyacheslav Nykytyuk, Andrii Karnaukhov. The Method of Commands Identification to Voice Control of the Electric Wheelchair. Proceedings of the 1st International Workshop on Computer Information Technologies in Industry 4.0 (CITI 2023). Ternopil, Ukraine, June 14-16, 2023. Pp. 233-240. 31. Nykytyuk, V., Dozorskyy, V., Kunanets, N., Pasichnyk V., Matsiuk, O., Bodnarchuk, I. Electrical probe-signal processing and criterion for the determination of time parameters of the teeth filling material polymerization process in dentistry. 4th International Conference on Informatics and Data-Driven Medicine, IDDM 2021. Valencia, 19-21 November 2021. CEUR Workshop Proceedings. Vol. 3038, pp. 54- 63. 32. Дозорський В.Г., Дозорська О.Ф., Гевко О.В. Система реєстрації біопотенціалів для електроенцефалографічних досліджень. “Перспективні технології та прилади”. Галузь науки: технічні (17.03.2020), Категорiя: Б. Луцьк. - 2023. Випуск 22. С. 45-54. 33. Palamar A., Pettai E., Beldjajev V. Control System for a Diesel Generator and UPS Based Microgrid. Scientific Journal of Riga Technical University. Power and Electrical Engineering. 2010. Vol. 27. P. 47-52. 34. Автоматизація виробничих процесів : навч. посіб. / Проць Я. І., Савків В. Б., Шкодзінський О. К., Ляшук О. Л. Тернопіль : ТНТУ ім. І.Пулюя, 2011. 344с. 35. Драґан Я.П., Яворський Б. І., Яворська Є. Б.Концепції і принципи побудови моделей для означення метрологічних характеристик ритміки кардіосигналів. Вісник нац. унів. “Львівська політехніка”: зб. наук. пр. Львів: Національний університет “Львівська політехніка”, 2002. № 443. С. 200-205. 36. Паламар М. І., Стрембіцький М. О., Паламар А. М. Проектування комп’ютеризованих вимірювальних систем і комплексів : навч. посіб. Тернопіль : ТНТУ, 2019. 150 с. 37. Яворський Б. І. Математичні основи радіоелектроніки. Частина І. Тернопіль: ТПІ імені Івана Пулюя. 1996. 184 с. 38. Безпека в надзвичайних ситуаціях. Методичний посібник для здобувачів освітнього ступеня «магістр» всіх спеціальностей денної та заочної (дистанційної) форм навчання / укл.: Стручок В. С. Тернопіль: ФОП Паляниця В. А., 2022. 156 с. |
| Content type: | Master Thesis |
| Ymddengys yng Nghasgliadau: | 163 — біомедична інженерія |
Ffeiliau yn yr Eitem Hon:
| Ffeil | Disgrifiad | Maint | Fformat | |
|---|---|---|---|---|
| Варварчук_В_А_РБм-61_еларту.pdf | 3,2 MB | Adobe PDF | Gweld/Agor |
Diogelir eitemau yn DSpace gan hawlfraint, a chedwir pob hawl, onibai y nodir fel arall.
Admin Tools