Repetitive Peripheral Magnetic Stimulation, System Identification, RPMS, Neurorehabilitation, Nonlinear Systems, Volterra Series, Neural Networks
Kurzfassung:
Die vorliegende Arbeit stellt einen Beitrag zur Erforschung und Weiterentwicklung der repetitiven peripheren Magnetstimulation (RPMS) als innovatives Verfahren zur Rehabilitation zentraler spastischer Paresen der oberen Extremität dar. Dieses Krankheitsbild tritt typischerweise infolge eines Schlaganfalls auf und führt derzeitige Rehabilitationsansätze an die Grenzen ihrer Möglichkeiten. Daher ergibt sich ein dringender Forschungsbedarf im Bereich der Neurorehabilitation.
Entsprechend werden Untersuchungsmethoden zur Erforschung der Wirkungsmechanismen der RPMS entwickelt und eingesetzt. Dabei werden sowohl neurophysiologische Grundlagen als auch rehabilitationsrelevante Aspekte beleuchtet. Durch die hierbei erarbeiteten Befunde wird ein positiver Effekt der RPMS auf die sensomotorische Integration nachgewiesen.
Zur Steigerung des therapeutischen Nutzens der RPMS wird eine geregelte Induktion von Bewegungen in der oberen Extremität mittels RPMS angestrebt. In diesem Zusammenhang wird eine regelungstechnisch nutzbare Modellierung der Bewegungsinduktion entwickelt. Um dabei eine individuelle Modellanpassung an den jeweiligen Patienten zu erreichen, wird eine nichtlineare Systemidentifikation eingeführt und an die spezielle Problematik RPMS-induzierter Bewegungen angepasst. Darauf aufbauend wird ein Ansatz zur geregelten Bewegungsinduktion und zur automatisierten Therapieevaluierung vorgestellt.
Übersetzte Kurzfassung:
This thesis is a contribution to the further investigation and development of the repetitive peripheral magnetic stimulation (RPMS), which is an innovative approach for the treatment of a central spastic paresis of the upper limb. This clinical picture can typically be observed due to a stroke and reveals the limits of current rehabilitation techniques. Hence there is a high demand for research activities in the fields of neurorehabilitation.
According to these basic thoughts an objective of the presented thesis is the development of experimental set-ups, which are used to gain more insight into the fundamental neurophysiological mechanisms and therapeutic benefits of the RPMS. In this context clinical-experimental studies due to RPMS give evidence of valuable effects in terms of sensorimotor integration.
In order to optimize the therapeutic outcome, the RPMS is used to induce antagonistic movements in the upper limb by a closed loop control structure. Therefore the elaboration of a biomechanic model in connection with the RPMS-based induction of movements is the second objective of the presented thesis. Since a biomechanic model for a specific patient depends on various individual factors, the techniques of nonlinear system identification will be introduced. These techniques will be specialized for the application in conjunction with RPMS-induced movements. Based on these findings an approach for a closed loop control structure and an automated evaluation of the therapeutic effect will be presented.
Login
BibTeX