Siregar, Mohammad Rayhan Amirul Haq (2025) Sistem Rehabilitasi Hybrid Functional Electrical Stimulation (FES) dan Eksoskeleton pada Individu Pasca Stroke untuk Restorasi Gerakan Multi Planar. Other thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.
![[thumbnail of 5023211045-Undergraduate_Thesis.pdf]](http://repository.its.ac.id/style/images/fileicons/text.png) |
Text
5023211045-Undergraduate_Thesis.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only Download (4MB) | Request a copy |
Abstract
Stroke merupakan salah satu penyebab utama disabilitas motorik di seluruh dunia, dengan lebih dari dua pertiga penyintas mengalami gangguan fungsi ekstremitas atas yang secara signifikan menghambat kemampuan mereka dalam melakukan aktivitas sehari-hari. Kami memperkenalkan sebuah sistem rehabilitasi hibrida yang inovatif, yang mengintegrasikan Functional Electrical Stimulation (FES) dengan model fuzzy co-activation serta eksoskeleton robotik untuk pergerakan dua sendi pada lengan atas. Dengan sistem ini, FES dapat mengaktifkan otot agonis dan antagonis secara bersamaan, meniru cara kerja otot yang terkoordinasi secara alami pada individu sehat. Eksoskeleton ini dilengkapi dengan beberapa aktuator untuk memungkinkan rehabilitasi gerakan bahu yang lebih komprehensif dibandingkan dengan sistem gerak satu bidang. Eksoskeleton membimbing gerakan subjek melalui latihan adduksi-abduksi dan pronasi-supinasi secara simultan, masing masing dengan rentang gerak 60° dan 35°, menggunakan lintasan sinusoidal yang telah diprogram dan dikendalikan oleh Proportional Controller tertanam. Stimulasi listrik dengan intensitas di bawah ambang empat otot — yaitu Deltoid Lateral, Latissimus Dorsi, Supinator, dan Pronator Teres — untuk gerakan abduksi-adduksi dan pronasi-supinasi dihitung menggunakan peta fuzzy co-activation. Pada sistem hybrid FES-eksoskeleton, stimulasi sub-threshold menghasilkan rata-rata RMSE sebesar 1,18° pada motor 1 dan 0,65° pada motor 2, serta rata-rata torsi sebesar 0,4226 Nm ± 0,139. Data ini diperoleh dari tiga kali percobaan pada enam subjek yang mengikuti lintasan sinusoidal. Dibandingkan dengan nilai RMSE referensi sebesar 1,82°, hasil ini menunjukkan bahwa stimulasi sub-threshold mampu meningkatkan akurasi gerakan dan menurunkan kesalahan pada pelacakan lintasan sendi. Selain itu, torsi yang terbentuk menunjukkan adanya kontribusi gaya tambahan, yang mendukung potensi sistem kendali hybrid dalam membantu pergerakan volunter. Sistem rehabilitasi ini telah diuji pada subjek sehat untuk melakukan evaluasi kinerja dalam meningkatkan pemulihan pada pasien pasca stroke, sebelum dilakukan uji klinis lebih lanjut.
==================================================================================================================================
Stroke represents a major cause of motor disability worldwide, affecting over two- thirds of survivors who develop upper limb impairments that severely compromise their ability to perform daily activities. We present a novel hybrid rehabilitation system that integrates Functional Electrical Stimulation (FES) with fuzzy co- activation model and a robotic exoskeleton for two joint upper limb movements. With this system FES can activate agonist and antagonist muscles together, mimicking how healthy muscles naturally are coordinated. The exoskeleton incorporates multiple actuators to enable more comprehensive shoulder movement rehabilitation compared to single-plane motion systems. The exoskeleton guides subject movements through simultaneous adduction abduction and supination- pronation exercises across 60° and 35° motion ranges respectively, using programmed sinusoidal trajectories controlled by embedded Proportional Controller. Electrical stimulation of sub-threshold intensity of four muscles, Deltoid Lateral, Latissimus Dorsi, Supinator , and Pronator Teres for abduction- adduction and pronation-supination movements, were calculated by fuzzy co- activation map. In the hybrid FES-exoskeleton system, sub-threshold stimulation yielded a mean RMSE of 1.18° for motor 1 and 0.65° for motor 2, with a mean torque of 0.4226 Nm ± 0.139. These results were obtained from three trials across six subjects performing sinusoidal trajectory tracking. Compared to the reference RMSE value of 1.82°, the findings suggest that sub-threshold FES can enhance motion accuracy and reduce error in joint trajectory tracking. Additionally, the observed torque indicates the presence of supplemental force generation, supporting the potential of hybrid control in assisting voluntary movement. This rehabilitation system was tested with healthy subjects to establish performance evaluation in enhancing post stroke subjects,
before further clinical trial.
Actions (login required)
 |
View Item |