Publication: Automated modified Ashworth scale adaptive impedance robotic assisted training platform for upper extremity muscle spasticity of neurologic disorder patients
dc.contributor.affiliation | #PLACEHOLDER_PARENT_METADATA_VALUE# | en_US |
dc.contributor.author | Asmarani Ahmad Puzi | en_US |
dc.contributor.supervisor | Shahrul Na’im Sidek, Ph.D | en_US |
dc.contributor.supervisor | Hazlina Md. Yusof, Ph.D | en_US |
dc.date.accessioned | 2024-10-07T03:01:45Z | |
dc.date.available | 2024-10-07T03:01:45Z | |
dc.date.issued | 2020 | |
dc.description.abstract | Robotic assisted training platforms have become a significant alternative to conventional training platforms as clinical therapeutic assistance to accommodate the increasing demand for neurological disorder physical treatments. Patients with neurological disorders usually experience conditions where their muscles are stiff, tight and prone to resist upon stretching, which in essence define muscle spasticity. The current method of muscle spasticity assessment is based on subjective assessment by therapists who heavily rely on their inner intuition, experience and skills. Based on the assessment, proper rehabilitation training tasks are prescribed as part of the training regimen. This, however, could be proven ineffective over the long run if the assessment is not done accurately. More so, in the case of robotic-assisted training systems used in training tasks, the deficiency in accurate information on muscle spasticity could largely affect any control strategy adopted to govern the robotic system. In order to address this problem, the research proposed to leverage on a synergetic combination of Modified Ashworth Scale (MAS) spasticity assessment tool and adaptive-impedance controller framed under a hybrid automata (HA) model applied on a patented upper limb rehabilitation platform, namely the Automated Muscle Spasticity Assessment System (A- MSAS). This required a dedicated spasticity characteristics model with control strategy during the assessment of muscle spasticity and an adaptive control based on impedance dynamics for the execution of the training tasks by A-MSAS. Spasticity characteristics model was developed using classification method and position-based impedance controller was adopted in strategizing the control of the A-MSAS. The latter was achieved through a dynamic mapping of the patient’s recovery parameters to the control parameters. The research involved clinical measurements of muscle spasticity from 39 subjects diagnosed with neurological disorders to classify the MAS scores quantitatively. From the research of assessment regimen it was found that by using spasticity characteristics model, the rate in predicting the MAS score of the subjects was 92.86% accurate. Meanwhile for training regimen, the adopted control strategy has resulted in an average angular velocity reduction, by 28.75% for pre-catch phase while average angular velocity increase which there were observable boosts by 46.46% for post-catch phases. The controller objective has been proven by allowing a degree of compliance even as A-MSAS platform dynamically deviated from the desired trajectory; proportional to the feedback received. Based on the findings, it was conclusively justified that an objective spasticity assessment prior to the training task would enhance the adapt- ability of the control strategy. This leads to a minimized muscle strain instigated from the feedback of spasticity characteristics pattern, hence warranting a more effective rehabilitation training. | en_US |
dc.description.abstractarabic | التدريب والتأهيل مبساعدة الروبوت بديالً هاًما عن التأهيل التقليدي كمساعدة عالجية سريرية الستيعاب الطلب على العالجات البدنية لالضطراابت العصبية. يعاين مرضى االضطراابت العصبية عادة من حاالت تكون فيها أصبح املتزايد عضالهتم متصلبة ومشدودة مما جيعلها عرضة ملقاومة حركات التمديد، وهي تدل على تشنج العضالت. األسلوب احلايل لتقييم تشنج العضالت يعتمد على التقييم الذايت من قبل املعاجلني النفسانيني والذين يعتمدون بشكل كبري على احلدس واخلربة واملهارات. يتم حتديد واجبات التدريب املناسبة بناء على التقييم كجزء من نظام التأهيل. ومع ذلك، وعلى املدى الطويل قد يثبت عدم فاعلية واجبات التدريب إذا مل يتم التقييم بدقة. يف حالة التدريب والتأهيل مبساعدة الروبوت املستخدمة يف واجبات التدريب، نقص دقة املعلومات عن تشنج العضالت قد يؤثر إىل حد كبري على نوعية اسرتاتيجية التحكم املتبناة لنظام الروبوت. وألجل معاجلة هذه اإلشكالية، اقرتح البحث االستفادة من املزيج املتآزر ملقياس آشورث املعدل لتقييم التشنج ووحدة حتكم تكييف املقاومة املؤطرة يف إطار منوذج أوتومات اهلجني والذي مت تطبيقه إلعادة أتهيل الطرف العلوي، واحلاصل على براءة اخرتاع، واملسماة بنظام تقييم تشنج العضالت األوتوماتيكي. وهذا يتطلب منوذ ًجا خاصا خبصائص التشنج مع إسرتاتيجية التحكم أثناء تقييم تشنج العضالت والتحكم التكيفي املعتمد على ديناميكيات املقاومة لتنفيذ واجبات التدريب بواسطة مقياس آشورث املعدل لتقييم التشنج. مت تطوير منوذج خصائص التشنج ابستخدام طريقة التصنيف واعتماد جهاز حتكم املقاومة القائم على املوضع يف وضع اسرتاتيجية التحكم ملقياس آشورث املعدل لتقييم التشنج. مت حتقيق هذا األخري من خالل رسم خريطة ديناميكية ملعامل استشفاء املريض إىل معامل التحكم. تضمن هذا البحث قياسات سريرية للتشنج العضلي من 39 شخ ًصا مت تشخيصهم ابضطراابت عصبية لتصنيف درجات مقياس آشورث املعدل ك ًما. من خالل البحث يف نظام التقييم، وجد أنه ابستخدام منوذج خصائص التشنج، كان املعدل يف التنبؤ بنتيجة مقياس آشورث املعدل للمواد .%92.86 ويف الوقت نفسه ابلنسبة لنظام التدريب، أسفرت اسرتاتيجية التحكم املعتمدة عن اخنفاض متوسط السرعة الزاوية ، مبقدار %28.75 ملرحلة ما قبل االلتقاط بينما متوسط زايدة السرعة الزاوية وحيثكانت هنالك تعزيزات ملحوظة بنسبة %46.46 ملراحل ما بعد االلتقاط. مت إثبات هدف التحكم من خالل السماح بدرجة من االمتثال حىت مع االحنراف الديناميكي ملنصة مقياس آشورث املعدل عن املسار املطلوب؛ متناسبا مع ردود الفعل الواردة. بناءً على النتائج،كان هناك ما يربر بشكل قاطع أبن تقييم التشنج املوضوعي قبل واجبات التدريب سيعزز القدرة على التكيف مع اسرتاتيجية التحكم. وهذا يؤدي إىل تقليل شد العضالت املستحث من ردود الفعل من منط خصائص التشنج، مما يستدعي مزيدا من تدريبات إعادة التأهيل أكثر فعالية. | en_US |
dc.description.callnumber | t RC 935 S64 A836A 2020 | en_US |
dc.description.identifier | Thesis : Automated modified Ashworth scale adaptive impedance robotic assisted training platform for upper extremity muscle spasticity of neurologic disorder patients / Asmarani Ahmad Puzi | en_US |
dc.description.identity | t11100429143AsmaraniAhmadPuzi | en_US |
dc.description.kulliyah | Kulliyyah of Engineering | en_US |
dc.description.nationality | Malaysian | en_US |
dc.description.notes | Thesis (Ph.D)--International Islamic University Malaysia, 2020. | en_US |
dc.description.physicaldescription | xvii, 296 leaves : colour illustrations ; 30cm. | en_US |
dc.description.programme | Doctor of Philosophy (Engineering) | en_US |
dc.identifier.uri | https://studentrepo.iium.edu.my/handle/123456789/2921 | |
dc.language.iso | en | en_US |
dc.publisher | Kuala Lumpur : Kulliyyah of Engineering, International Islamic University Malaysia, 2020 | en_US |
dc.subject.lcsh | Spasticity -- Patients -- Rehabilitation -- Automation | en_US |
dc.subject.lcsh | Nervous system -- Diseases -- Rehabilitation | en_US |
dc.subject.lcsh | Information storage and retrieval system -- Rehabilitation | en_US |
dc.subject.lcsh | Rehabilitation -- Technology | en_US |
dc.title | Automated modified Ashworth scale adaptive impedance robotic assisted training platform for upper extremity muscle spasticity of neurologic disorder patients | en_US |
dc.type | Doctoral Thesis | en_US |
dspace.entity.type | Publication |
Files
Original bundle
License bundle
1 - 1 of 1