1. ELARTU — Інституційний репозитарій ТНТУ імені Івана Пулюя
  2. Роботи студентів
  3. Магістр
  4. 163 — біомедична інженерія
Veuillez utiliser cette adresse pour citer ce document : http://elartu.tntu.edu.ua/handle/lib/50844
Titre: Концепція реалізації пропріоцептивної системи для протеза нижньої кінцівки
Autre(s) titre(s): Concept of implementing a proprioceptive system for a lower limb prosthesis
Auteur(s): Андрейчук, Роман Мирославович
Andreychuk, Roman
Affiliation: Тернопільський національний технічний університет імені Івана Пулюя
Bibliographic description (Ukraine): Андрейчук Р. М. Концепція реалізації пропріоцептивної системи для протеза нижньої кінцівки : робота на здобуття кваліфікаційного ступеня магістра : спец. 163 - біомедична інженерія / наук. кер. Л. Є. Дедів. Тернопіль : Тернопільський національний технічний університет імені Івана Пулюя, 2025. 83 с.
Date de publication: 22-déc-2025
Submitted date: 15-déc-2025
Date of entry: 2-jan-2026
Editeur: 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: Паляниця, Юрій Богданович
UDC: 612.741.1
Mots-clés: 163
біомедична інженерія
концепція
пропріоцепція
протез нижньої кінцівки
concept
proprioception
lower limb prosthesis
Page range: 83
Résumé: В роботі запропоновано концепцію реалізації пропріоцептивної системи для протеза нижньої кінцівки. Проведено аналіз фізіологічних основ природньої пропріоцепції та підходів щодо реалізації штучної пропріоцепції. Проаналізовано методи вібротактильної та електростимуляції для формування впливів на організм людини для надання пропріоцептивної інформації. Для обгрунтування вибору ділянок поверхні шкіри пацієнтів для впливу на них методами вібротактильної стимуляції для передачі пропріоцептивної інформації було розглянуто серментацію нервових областей на тілі людини. Для проєктованої ропріоцептивної системи використано концепцію застосування технологій ІоТ та машинного навчання із опосередкованим налаштуванням параметрів системи з допомогою смартфона.
The paper proposes a concept for implementing a proprioceptive system for a lower limb prosthesis. The physiological foundations of natural proprioception and approaches to implementing artificial proprioception are analyzed. Methods of vibrotactile and electrical stimulation are analyzed for forming effects on the human body to provide proprioceptive information. To justify the choice of areas of the patient's skin surface for influencing them by vibrotactile stimulation methods for transmitting proprioceptive information, the sermentation of nerve areas on the human body was considered. For the designed proprioceptive system, the concept of using IoT technologies and machine learning with indirect adjustment of system parameters using a smartphone was used.
Description: Кваліфікаційна робота виконана на кафедрі біотехнічних систем Тернопільського національного технічного університету імені Івана Пулюя. Захист відбудеться 22.12.2025 р. о 10.00 на засіданні ЕК № 26.
Content: ВСТУП 8 РОЗДІЛ 1. АНАЛІТИЧНА ЧАСТИНА 10 1.1 Фізіологія та пропріоцепція 10 1.2 Важливість пропріоцептивного зворотного зв'язку для людей з ампутованими кінцівками 13 1.3 Нижні кінцівки та пропріоцепція 20 1.4 Важливість пропріоцептивного зворотного зв'язку 24 1.5 Системи нейронного інтерфейсу 25 1.6 Штучний інтелект та машинне навчання в протезуванні 27 1.7 Пропріоцептивні механізми зворотного зв'язку 28 1.8 Сегменти нервових областей в тілі людини 29 1.9 Висновки до розділу 1 32 РОЗДІЛ 2. ОСНОВНА ЧАСТИНА 34 2.1 Двонаправлений зв'язок для протезів нижніх кінцівок: відновлення пропріоцепції за допомогою вібротактильного зворотний зв'язок на основі ЕМГ 34 2.2 Носима вібротактильна система біозворотний зв'язок, орієнтована на симетрію ходи користувачів протезів нижніх кінцівок 50 2.3 Дослідження стратегій вібротактильного біозворотного зв'язку для індукції асиметрії часу стійки 53 2.4 Прототип біозворотного зв’язку із застосуванням акселерометра 55 2.5 Пропозиція власного підходу до реалізації пропріоцепції в протезах нижніх кінцівок 58 2.6 Висновки до розділу 2 59 РОЗДІЛ 3. НАУКОВО-ДОСЛІДНА ЧАСТИНА 60 3.1 Обмеження реалізації пропріоцептивної системи 60 3.2 Концепція реалізації пропріоцептивного сенсорного зворотнього зв’язку 61 3.3 Висновки до розділу 3 64 РОЗДІЛ 4. ОХОРОНА ПРАЦІ ТА БЕЗПЕКА В НАДЗВИЧАЙНИХ СИТУАЦІЯХ 66 4.1 Охорона праці 66 4.2 Безпека в надзвичайних ситуаціях 68 4.3 Висновки до розділу 4 71 ВИСНОВКИ 72 ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ 74 ДОДАТКИ
URI/URL: http://elartu.tntu.edu.ua/handle/lib/50844
Copyright owner: © Андрейчук Роман Мирославович, 2025
References (Ukraine): 1. R. A. Magill and D. I. Anderson, “Sensory components of motor control,” in Motor Learning and Control: Concepts and Applications, 12th ed, New York, NY: McGraw Hill, 2021. [Online]. Available: https://accessphysiotherapy.mhmedical.com/content.aspx?bookid=3082&sectionid =256573379.
2. V. E. Abraira and D. D. Ginty, “The sensory neurons of touch,” Neuron, vol. 79, no. 4, pp. 618–639, 2013
3. R. A. Magill and D. I. Anderson, “Augmented feedback,” in Motor Learning and Control: Concepts and Applications, 12th ed., New York, NY: McGraw Hill, 2021. [Online]. Available: https://accessphysiotherapy.mhmedical.com/content.aspx?bookid=3082&sectionid =256574674
4. WHO standards for prosthetics and orthotics, World Health Organization and USAID, Geneva, 2017. [Online]. Available: https://www.who.int/publications/i/item/9789241512480
5. Federaciуn Mexicana de Diabetes. “Estadнsticas en Mйxico.” Federaciуn Mexicana de Diabetes, A. C. Accessed: Jun. 30, 2024. [Online]. Available: https://fmdiabetes.org/estadisticas-en-mexico/
6. I. J. Ascencio-Montiel, “10 years analysis of diabetes-related major lower extremity amputations in Mйxico,” Arch. Med. Res., vol. 49, no. 1, pp. 58-64, 2018.
7. M. A. Chahrour et al., “Major lower extremity amputations in a developing country: 10-Year experience at a tertiary medical center,” Vascular, vol. 29, no. 4, pp. 574-581, 2021.
8. R. R. Riso, “Strategies for providing upper extremity amputees with tactile and hand position feedback - Moving closer to the bionic arm,” Technol. Health Care, vol. 7, no. 6, pp. 401–409, 1999.
9. S. Raspopovic, G. Valle, and F. M. Petrini, “Sensory feedback for limb prostheses in amputees,” Nat. Mater., vol. 20, no. 7, pp. 925–939, 2021.
10. O. Diaz-Hernandez and I. Salinas-Sanchez, “Towards artificial proprioception in prosthetic devices,” Int. J. Med. Sci., vol. 10, no. 1, pp. 1–5, 2023.
11. J. Dideriksen, E. Siebold, S. Dosen, and M. Markovic, “Investigating the benefits of multivariable proprioceptive feedback for upper-limb prostheses,” IEEE Trans. Med. Robot. Bionics, vol. 6, no. 2, pp. 757–768, 2024.
12. F. Masiero, E. La Frazia, V. Ianniciello, and C. Cipriani, “Generating frequency selective vibrations in remote moving magnets,” Adv. Intell. Syst., vol. 6, no. 6, 2024, art. no. 2300751.
13. Y. Han et al., “Substitutive proprioception feedback of a prosthetic wrist by electrotactile stimulation,” Front. Neurosci., vol. 17, 2023, art. no. 1135687.
14. M. Guйmann et al., “Sensory substitution of elbow proprioception to improve myoelectric control of upper limb prosthesis: experiment on healthy subjects and amputees,” J. Neuroeng. Rehabil., vol. 19, 2022, art. no. 59.
15. P. D. Marasco et al., “Neurorobotic fusion of prosthetic touch, kinesthesia, and movement in bionic upper limbs promotes intrinsic brain behaviors,” Sci. Robot., vol. 6, no. 58, 2021.
16. S. Su et al., “Neural evidence for functional roles of tactile and visual feedback in the application of myoelectric prosthesis,” J. Neural Eng., vol. 20, no. 1, 2023, art. no. 016038.
17. N. Piliugin et al., “Unraveling Sensory Restoration: Decoding Complex Behavioral Data through Peripheral Nerve Stimulation Analysis,” in 12th Int. Winter Conf. Brain-Comput. Interface (BCI), Gangwon, Corea, 2024, pp. 1-4.
18. E. Romero and D. A. Elias, “Design of a haptic palmar-finger feedback system for upper limb myoelectric prosthesis model PUCP-Hand,” in 2022 Int. Conf. Elect. Comput. Energy Technol. (ICECET), Prague, Czech Republic, 2022, pp. 1-6, 2022.
19. M. Gallone and M. D. Naish, “Scalp-Targeted Haptic Proprioception for Upper-Limb Prosthetics,” in 2022 Int. Conf. Rehabil. Robot. (ICORR), Rotterdam, Netherlands, 2022, pp. 1-6.
20. E. Trujillo-Trujillo, K. Acuna-Condori, and M. G. S. P. Paredes, “Evaluation of the skin fixation method of a haptic device to provide proprioceptive information for a sensory feedback prosthesis,” in 2022 IEEE ANDESCON, Barranquilla, Colombia, 2022, pp. 1-6.
21. M. Magbagbeola, M. Miodownik, S. Hailes, and R. C. V. Loureiro, “Correlating vibration patterns to perception of tactile information for long-term prosthetic limb use and continued rehabilitation of neuropathic pain,” in 2022 Int. Conf. Rehab. Robot. (ICORR), Rotterdam, Netherlands, 2022, pp. 1-6.
22. H. Cha et al., “Study on intention recognition and sensory feedback: control of robotic prosthetic hand through emg classification and proprioceptive feedback using rule-based haptic device,” IEEE Trans. Haptics, vol. 15, no. 3, pp. 560–571, 2022.
23. E. Battaglia et al., “The rice haptic rocker: skin stretch haptic feedback with the Pisa/IIT softhand,” in 2017 IEEE World Haptics Conference (WHC), Munich, Germany, 2017, pp. 7-12.
24. M. Mulvey, H. Fawkner, and M. I. Johnson, “An investigation into the perceptual embodiment of an artificial hand using transcutaneous electrical nerve stimulation (TENS) in intact-limbed individuals,” Technol. Health Care, vol. 22, no. 2, pp. 157–166, 2014.
25. E. D. Papaleo et al., “Integration of proprioception in upper limb prostheses through non-invasive strategies: a review,” J. Neuroeng. Rehabil., vol. 20, no. 1, 2023, art. no. 118.
26. O. Lecompte, S. Achiche, and A. Mohebbi, “A review of proprioceptive feedback strategies for upper-limb myoelectric prostheses,” IEEE Trans. Med. Robot. Bionics., vol. 6, no. 3, pp. 930–939, 2024.
27. B. A. Petersen, P. J. Sparto, and L. E. Fisher, “Clinical measures of balance and gait cannot differentiate somatosensory impairments in people with lower-limb amputation,” Gait Posture, vol. 99, pp. 104–110, 2023.
28. J. M. Canton Leal, J. V. Gyllinsky, A. A. Arredondo Zamudio, and K. Mankodiya, “HapticLink: a force-based haptic feedback system for single and double lower-limb amputees,” in 2022 44th Annu. Int. Conf. IEEE Eng. Med. Biol. Soc. (EMBC), Glasgow, Scotland, United Kingdom, 2022, pp. 4226-4229.
29. Octavio Diaz-Hernandez, Igor Salinas-Sanchez. Towards Artificial Proprioception in Prosthetic Devices. International Journal of Medical Science. Volume 10 Issue 1, 1-5, Jan-Feb 2023.
30. Myrthe Erica Jeanne Tilleman. Towards Bidirectional Lower Limb Prostheses: Restoring Proprioception Using EMG Based Vibrotactile Feedback. Human Neuroscience Master’s thesis. Turku Brain and Mind Center. 11.07.2023. Turku. 57 p.
31. Escamilla-Nunez R, Sivasambu H, Andrysek J. Exploration of vibrotactile biofeedback strategies to induce stance time asymmetries. Canadian Prosthetics & Orthotics Journal. 2022; Volume 5, Issue 1, No.2. pp. 1-12.
32. 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
34. 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
35. 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.
36. 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.
37. 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.
38. 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
39. 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.
40. Є.Б. Яворська, В.Г. Дозорський, О.Ф. Дозорська. Конструкція ендоскелета біокерованого протеза кисті руки. ІІІ Міжнародна науковотехнічна конференція “Перспективи розвитку машинобудування та транспорту – 2023” 01-03 червня 2023 р. Вінниця, ВНТУ. 3 с.
41. В. Дозорський, О. Гевко, О. Дозорська, Є. Яворська, І. Паньків. Удосконалення елементів електроенцефалографічної системи для моніторингу психологічного стану. Воєнні конфлікти та техногенні катастрофи: історичні та психологічні наслідки: Збірник тез ІІІ Міжнародної наукової конференції, 20-21 квітня 2023 р. / упоряд. Криськов А.А., Габрусєва Н.В. Тернопіль: ФОП Паляниця В. А., 2023. 181 c.
42. 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.
43. Техноекологія та цивільна безпека. Частина «Цивільна безпека». Навчальний посібник / В.С. Стручок, – Тернопіль: ТНТУ ім. І.Пулюя, 2022. – 150 с.
44. Стручок В.С. Безпека в надзвичайних ситуаціях. Методичний посібник для здобувачів освітнього ступеня «магістр» всіх спеціальностей денної бо та заочної (дистанційної) форм навчання / В.С.Стручок. — Тернопіль: ФОП Паляниця В. А., 2022. — 156 с.
Content type: Master Thesis
Collection(s) :163 — біомедична інженерія

Fichier(s) constituant ce document :
Fichier Description TailleFormat 
Андрейчук_Р_М_РБм-61.pdf3,65 MBAdobe PDFVoir/Ouvrir
Affichage détaillé


Tous les documents dans DSpace sont protégés par copyright, avec tous droits réservés.

Outils d'administration