De ontwikkeling van een slimme en intuïtieve beenprothese: het meten van intramusculaire elektromyografie voor de detectie van bewegingsintentie. Een pilotstudie.

Het aansturen van een beenprothese is niet intuïtief. Mensen zonder amputatie
kunnen vrijwillig hun gewrichten buigen en strekken, mensen met een amputatie
kunnen dit niet. Zij moeten gebruik maken van hun bovenbeen (stomp) om de
beweging van de prothese te sturen. Om een intuïtieve manier van aansturing te
realiseren werken onderzoekers aan het gebruik van spieractiviteit, zoals
gemeten wordt met oppervlakte elektromyografie (sEMG), om de prothese aan te
sturen. Door spieractiviteit te gebruiken kan men voorspellen welke activiteit
iemand gaat uitvoeren, zoals het lopen op een helling of het op lopen van een
trap. Gebaseerd op de voorspelde activiteit kan de prothese in de optimale
biomechanische instelling worden gezet voor het succesvol uitvoeren voor deze
activiteit. The allernieuwste voorspel technieken op basis van sEMG, met een
misclassificatie van 7.9% [1], veroorzaken nog een hoog risico op struikelen en
vallen. Om deze reden is dit nog niet goed genoeg voor klinische toepassing.
Daarom verkent dit pilot onderzoek het gebruik van intramusculair EMG (iEMG) en
'Targeted Muscle Reinnervation' (TMR) om voorspellingsresultaten te verbeteren.
De hypothese is dat iEMG voorspellingsresultaten verbetert door de
consistentere elektrodes, de vermindering van overspraak van verschillende
spieren en het verkrijgen van signalen van de diep gelegen spieren. Daarnaast
zal TMR in extra spiersignalen voorzien wat waardevolle extra informatie is
voor de voorspelling van beweging.

[1] L. J. Hargrove et al., *Intuitive control of a powered prosthetic leg
during ambulation: A randomized clinical trial,* JAMA - J. Am. Med. Assoc.,
vol. 313, no. 22, pp. 2244*2252, 2015.

Primair doel:
Het ontwikkelen van verbeterde bewegingsvoorspelling voor mensen met een
transfemorale amputatie door het toepassen van iEMG (in vergelijking met sEMG),
en daarnaast vast te stellen in welke mate TMR bij kan dragen aan deze
verbetering.

Secondaire doel(en):
- Verifiëren of spieractivatiepatronen van een fantoom onderbeen (dus de TMR
locaties) hetzelfde zijn als activatiepatronen in het onderbeen van iemand
zonder een amputatie.
- Onderzoeken of TMR activatiepatronen, afkomstig van de intramusculaire TMR
locaties (diep gelokaliseerd), kunnen worden gereconstrueerd vanuit de
multi-array sEMG data.
- Het verkennen van de mogelijkheden van directe aansturing met zowel iEMG als
sEMG, met de aanwezigheid van TMR.

Observationele studie (pilot).

De belasting en risico's geassocieerd met deelname zijn gelimiteerd tot het
minimum, omdat de activiteiten die uitgevoerd worden door de deelnemers
functionele en bekende bewegingen zijn en taken alleen uitgevoerd worden als
deze binnen de vaardigheid van de deelnemer vallen. Daarnaast zijn de meeste
metingen in deze studie (kinematica, sEMG) niet invasief en vormen op geen
manier een risico voor de deelnemers. De enige invasieve meting is het
intramusculaire EMG door middel van fine-wires (draad-elektroden), deze
veroorzaken mogelijk enig ongemak maar zijn routinematig gebruikt in klinische
studies. Deelnemers zullen geen direct voordeel hebben aan deelname.