La extracción de información neural del EMG de superficie para el control de prótesis de miembros superiores: avenidas emergentes y desafíos

A pesar de no registrar directamente desde células neurales, la señal del electromiograma de superficie (EMG) contiene información sobre el impulso neural hacia los músculos, es decir, los trenes de picos de las neuronas motoras. Usando esta propiedad, el control mioeléctrico consiste en el registro de señales de EMG para extraer señales de control que comandarán dispositivos externos, como prótesis de mano. En los sistemas de control comerciales, la intensidad de la actividad muscular se extrae del EMG y se utiliza para la activación de un solo grado de libertad (control directo). En los últimos 60 años, la investigación académica ha progresado hacia enfoques más sofisticados, pero, sorprendentemente, ninguno de estos logros académicos ha sido implementado en sistemas comerciales hasta ahora. Proporcionamos una visión general tanto de los sistemas de control mioeléctrico comerciales como académicos y analizamos su rendimiento con respecto a las características del micontrolador ideal. Se describen métodos clásicos y relativamente novedosos, incluyendo técnicas para el control simultáneo y proporcional de múltiples grados de libertad y el uso de trenes de picos de neuronas motoras individuales para control directo. La conclusión es que la brecha entre la industria y la academia se debe a la relativamente pequeña mejora funcional en situaciones diarias que los sistemas académicos ofrecen, a pesar de los prometedores resultados en laboratorio, a expensas de una reducción sustancial en robustez. Ninguno de los sistemas propuestos hasta ahora en la literatura cumple con todos los criterios importantes necesarios para la aceptación generalizada por parte de los pacientes, es decir, control intuitivo, en bucle cerrado, adaptativo y robusto en tiempo real (200 ms de retraso), número mínimo de electrodos de registro con baja sensibilidad a reposicionamiento, entrenamiento mínimo, complejidad limitada y bajo consumo. Sin embargo, en los últimos años, se han invertido importantes esfuerzos en igualar estos criterios, con pasos relevantes hacia adelante.