Interface cérebro computador aliada à estimulação elétrica funcional e detecção de fadiga neuromuscular por MMG aplicada ao controle muscular isométrico em pessoas com lesão medular completa

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dc.contributor.advisorTeixeira, Marcelo Minhoto Carvalho
dc.contributor.authorBroniera Junior, Paulo
dc.contributor.institutionUniversidade Estadual Paulista (Unesp)
dc.date.accessioned2021-03-29T18:20:48Z
dc.date.available2021-03-29T18:20:48Z
dc.date.issued2021-02-01
dc.description.abstractPessoas com lesão medular (LM) podem ter seus músculos paralisados ativados por estimulação elétrica funcional (FES). Esta ferramenta de neuro modulação não invasiva é importante para induzir neuroplasticidade ou durante o controle de movimentos em neuropróteses. A literatura mostra que a integração da interface cérebro-computador (BCI) com a estimulação elétrica funcional (FES) tem um potencial promissor na área de reabilitação. A eletroencefalografia (EEG) é capaz de abstrair as intenções dos movimentos por meio de imagética motora, acionando a FES. Esta pesquisa apresenta um sistema de controle neuromuscular isométrico do músculo quadríceps, ativado por EEG. Além disso, é proposta a detecção da fadiga neuromuscular por meio da técnica da mecanomiografia (MMG), utilizada para desligamento do sistema. Um estudo piloto foi testado com um voluntário com paraplegia crônico de 42 anos (sem contração voluntária abaixo do nível da lesão T8). Para tanto, o procedimento de treinamento dos sinais de EEG foi dividido nas fases de calibração e feedback. Na primeira fase, quatro canais de EEG e o classificador Linear Discriminant Analysis (LDA) foram usados para classificar entre a imagética motora da perna direita e repouso. A precisão máxima obtida durante esta etapa foi de 77 \%. Na fase de feedback, o voluntário conseguiu ativar a FES por meio do BCI em todos os testes avaliados. O controle de força em malha fechada foi testado com o \textit{setpoint} de 2kgf e 2,5kgf e mostrou-se estável, desligando com sucesso a FES usando o limiar de fadiga do sinal MMG.pt
dc.description.abstractPeople with spinal cord injury (SCI) can have their paralyzed muscles activated through functional electrical stimulation (FES). This non-invasive neuromodulation tool is important to induce neuroplasticity or during movement control in neuroprosthesis. The literature shows that the integration of the brain-computer interface (BCI) with functional electrical stimulation (FES) has promising potential in the area of rehabilitation. Electroencephalography (EEG) is able to abstract movements intentions through motor imagery, triggering FES. This research presents an isometric neuromuscular control system of the quadriceps muscle, activated by EEG. Additionally, the detection of neuromuscular fatigue through the mechanomyography (MMG) technique is proposed, which is used to shut-off the system. A pilot study was tested with a chronic 42-years-old paraplegic (no voluntary contraction below the lesion level T8) volunteer. To do so, the training procedure for EEG signals was divided into the calibration and feedback phases. In the first phase, four EEG channels and the Linear Discriminant Analysis (LDA) classifier were used to classify between motor imagery of the right leg and remain at rest. The maximum accuracy obtained during this stage was 77%. In the feedback phase, the volunteer was able to connect FES through BCI in all evaluated tests. The closed-loop force control was tested with the setpoint of 2kgf and 2.5kgf and proved to be stable, successfully turning off the FES using the fatigue threshold from the MMG signal.en
dc.description.sponsorshipConselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
dc.description.sponsorshipIdCNPq: 309872/2018-9
dc.description.sponsorshipIdCAPES: 001
dc.identifier.capes33004099080P0
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/11449/204222
dc.language.isopor
dc.publisherUniversidade Estadual Paulista (Unesp)
dc.rights.accessRightsAcesso aberto
dc.subjectInterface cérebro computadorpt
dc.subjectEletroencefalografiapt
dc.subjectEstimulação elétrica funcionalpt
dc.subjectMecanomiografiapt
dc.subjectLesão medular completapt
dc.subjectBrain-computer interfaceen
dc.subjectElectroencephalographyen
dc.subjectFunctional electrical stimulationen
dc.subjectMechanomyographyen
dc.subjectSpinal cord injuryen
dc.titleInterface cérebro computador aliada à estimulação elétrica funcional e detecção de fadiga neuromuscular por MMG aplicada ao controle muscular isométrico em pessoas com lesão medular completapt
dc.title.alternativeBrain computer interface combined with functional electrical stimulation and detection of neuromuscular fatigue by MMG applied to isometric muscle control in people with complete spinal cord injuryen
dc.typeTese de doutorado
unesp.campusUniversidade Estadual Paulista (Unesp), Faculdade de Engenharia, Ilha Solteirapt
unesp.embargo12 meses após a data da defesapt
unesp.examinationboard.typeBanca públicapt
unesp.graduateProgramEngenharia Elétrica - FEISpt
unesp.knowledgeAreaAutomaçãopt
unesp.researchAreaEngenharia biomédicapt

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