21/08/2023
Door Ad Spijkers
Experts van de University of Houston maakten een draagbare EEG-headset, die revalidatie thuis na een beroerte dichterbij brengt.
Revalidatie thuis na een beroerte komt dichterbij, wat goed nieuws is mensen die een beroerte krijgen. Jaarlijks zijn dat er alleen al in de Verenigde Staten bijna 800.000. Aan de University of Houston is een nieuwe goedkope, draagbare hersen-computer-interface gevalideerd en getest. Het apparaat verbindt de hersenen van patiënten met een beroerte met aangedreven exoskeletten voor revalidatiedoeleinden.
De onderzoekers hebben een draadloze, gebruiksvriendelijke, mobiele headset met droge elektroden ontworpen. Deze is gevalideerd voor opnames van hoofdhuid elektro-encefalografie (EEG) voor closed-loop brain-computer-interface (BCI) en internet-of-things (IoT) toepassingen.
BCI
Een op EEG gebaseerde brain-computer interface (BCI) is een systeem dat een pad biedt tussen de hersenen en externe apparaten door een EEG te interpreteren. Met andere woorden, het apparaat leest de gedachten van de patiënt en interpreteert de activiteit van de hersenen om robotbewegingen te initiëren. Hersen-machine-interfaces op basis van EEG hebben ook het potentieel om corticale plasticiteit na een beroerte te bevorderen. Hiervan is aangetoond dat dit de resultaten van motorisch herstel verbetert.
De verstelbare headset is ontworpen met in de handel verkrijgbare componenten en is geschikt voor 90% van de populatie. Er is octrooi aangevraagd voor zowel het BCI-algoritme als de zelf positionerende droge elektrodebeugel die is toegestaan voor verticale zelfpositionering. Hierbij wordt het haar van de gebruiker gescheiden om contact van de elektrode met de hoofdhuid te verzekeren.
Meervoudige benadering
De onderzoekers gebruikten een meervoudige benadering die een evenwicht bood tussen interoperabiliteit, kosten, draagbaarheid, bruikbaarheid, vormfactor, betrouwbaarheid en werking in een gesloten kringloop. In het huidige prototype zijn vijf EEG-elektroden ingebouwd in de elektrodebeugel die de sensomotorische cortex overspant, plus drie huidsensoren om oogbewegingen en -knipperen te meten. Een traagheidsbewegingseenheid, die de beweging van het hoofd meet, maakt een draagbaar beeldvormingssysteem voor de hersenen en het lichaam voor BCI-toepassingen mogelijk.
De meeste commerciële op EEG gebaseerde BCI-systemen zijn gekoppeld aan onbeweeglijke verwerkingshardware of vereisen een complexe programmering of set-up. Hierdoor kunnen ze moeilijk buiten de kliniek of het laboratorium worden ingezet zonder technische assistentie of uitgebreide training. Een draagbaar en draadloos BCI-systeem heeft sterk de voorkeur, zodat het buiten het laboratorium kan worden gebruikt in klinische en niet-klinische mobiele toepassingen thuis, op het werk of in de vrije tijd.
De huidige commerciële EEG-versterkers en BCI-headsets zijn duur, missen interoperabiliteit of bieden volgens de onderzoekers geen hoge signaalkwaliteit of gesloten luswerking, die van vitaal belang zijn voor BCI-toepassingen.
De wetenschappelijke publicatie vindt u hier.
Foto: University of Houston