285 research outputs found
Real-time myoelectric control of a multi-fingered hand prosthesis using principal components analysis
No full textAbstract Background In spite of the advances made in the design of dexterous anthropomorphic hand prostheses, these sophisticated devices still lack adequate control interfaces which could allow amputees to operate them in an intuitive and close-to-natural way. In this study, an anthropomorphic five-fingered robotic hand, actuated by six motors, was used as a prosthetic hand emulator to assess the feasibility of a control approach based on Principal Components Analysis (PCA), specifically conceived to address this problem. Since it was demonstrated elsewhere that the first two principal components (PCs) can describe the whole hand configuration space sufficiently well, the controller here employed reverted the PCA algorithm and allowed to drive a multi-DoF hand by combining a two-differential channels EMG input with these two PCs. Hence, the novelty of this approach stood in the PCA application for solving the challenging problem of best mapping the EMG inputs into the degrees of freedom (DoFs) of the prosthesis. Methods A clinically viable two DoFs myoelectric controller, exploiting two differential channels, was developed and twelve able-bodied participants, divided in two groups, volunteered to control the hand in simple grasp trials, using forearm myoelectric signals. Task completion rates and times were measured. The first objective (assessed through one group of subjects) was to understand the effectiveness of the approach; i.e., whether it is possible to drive the hand in real-time, with reasonable performance, in different grasps, also taking advantage of the direct visual feedback of the moving hand. The second objective (assessed through a different group) was to investigate the intuitiveness, and therefore to assess statistical differences in the performance throughout three consecutive days. Results Subjects performed several grasp, transport and release trials with differently shaped objects, by operating the hand with the myoelectric PCA-based controller. Experimental trials showed that the simultaneous use of the two differential channels paradigm was successful. Conclusions This work demonstrates that the proposed two-DoFs myoelectric controller based on PCA allows to drive in real-time a prosthetic hand emulator into different prehensile patterns with excellent performance. These results open up promising possibilities for the development of intuitive, effective myoelectric hand controllers.</p
PCA-based myoelectric control of prehension for multi-articulated hand prostheses
No full textA successful substitution of the natural hand could be achieved only by developing an anthropomorphic device with high dexterity and an intuitive and easy-to-use control system. In this work a new approach to multi-Degrees-of-Freedom (DoFs) control based on Principal Components Analysis is proposed and assessed, which allows driving a 16-DoF multi-fingered hand prosthesis by means of only 2 differential EMG channels. Trials with able-bodied subjects demonstrated that they soon learned how to correctly operate the hand to firmly grasp objects, and confirmed that the developed control strategy is successful
Principal components analysis based control of a multi-dof underactuated prosthetic hand
No full textAbstract Background Functionality, controllability and cosmetics are the key issues to be addressed in order to accomplish a successful functional substitution of the human hand by means of a prosthesis. Not only the prosthesis should duplicate the human hand in shape, functionality, sensorization, perception and sense of body-belonging, but it should also be controlled as the natural one, in the most intuitive and undemanding way. At present, prosthetic hands are controlled by means of non-invasive interfaces based on electromyography (EMG). Driving a multi degrees of freedom (DoF) hand for achieving hand dexterity implies to selectively modulate many different EMG signals in order to make each joint move independently, and this could require significant cognitive effort to the user. Methods A Principal Components Analysis (PCA) based algorithm is used to drive a 16 DoFs underactuated prosthetic hand prototype (called CyberHand) with a two dimensional control input, in order to perform the three prehensile forms mostly used in Activities of Daily Living (ADLs). Such Principal Components set has been derived directly from the artificial hand by collecting its sensory data while performing 50 different grasps, and subsequently used for control. Results Trials have shown that two independent input signals can be successfully used to control the posture of a real robotic hand and that correct grasps (in terms of involved fingers, stability and posture) may be achieved. Conclusions This work demonstrates the effectiveness of a bio-inspired system successfully conjugating the advantages of an underactuated, anthropomorphic hand with a PCA-based control strategy, and opens up promising possibilities for the development of an intuitively controllable hand prosthesis.</p
Phase shift micro-beamforming of CMUT arrays using the spring-softening effect
No full textIn phased array systems, a partial beamforming
can be carried out inside the probe to reduce the number of
signals to be processed by the main system. Such technique,
known as micro-beamforming, involves the application of a
delay-and-sum beamforming to small groups of adjacent array
elements using dedicated electronics. In this paper we show that,
due to the electrostatic spring-softening effect, the phase response
of Capacitive Micromachined Ultrasonic Transducers (CMUTs)
can be controlled by varying the bias voltage. Based on this
phenomenon, we propose a phase shift micro-beamforming
method of CMUT arrays. We analyze the performance
obtainable by applying this method to a typical phased array
configuration for medical imaging. We show that, with relatively
high quality factor CMUTs that still allow broadband immersion
operation, it is possible to obtain up to 90° phase shifts by varying
the bias voltage. Further, by inverting the sign of the bias voltage,
we show that it is possible to obtain an additional 180° phase
shift. Simulation results show that, with a 40% -3 dB one-way
fractional bandwidth CMUT, the grating lobe level of the
transmission radiation patterns, obtained with the proposed
micro-beamforming technique, may be kept below -23 dB using
broadband excitation signals for maximum steering angles of
±45°
Bio-Inspired Controller for a Dexterous Prosthetic Hand Based on Principal Components Analysis
No full textControlling a dexterous myoelectric prosthetic hand with many degrees of freedom (DoFs) could be a very demanding task, which requires the amputee for high concentration and ability in modulating many different muscular contraction signals. In this work a new approach to multi-DoF control is proposed, which makes use of Principal Component Analysis (PCA) to reduce the DoFs space dimensionality and allow to drive a 15 DoFs hand by means of a 2 DoFs signal. This approach has been tested and properly adapted to work onto the underactuated robotic hand named CyberHand, using mouse cursor coordinates as input signals and a principal components (PCs) matrix taken from the literature. First trials show the feasibility of performing grasps using this method. Further tests with real EMG signals are foreseen
Correction to: Safety and Psychological Outcomes of Tandem t:Slim X2 Insulin Pump with Control-IQ Technology in Children, Adolescents, and Young Adults with Type 1 Diabetes: A Systematic Review
No full textThe second author name was incorrectly published as Giula Maria Smylie. The correct name is Giulia Marie Smylie. The original article has been corrected
European arrest warrant and fundamental rights in decisions rendered in absentia: the extent of Union law in the case C- 399/11 Melloni v. Ministerio Fiscal
No full textIn this paper the Author analyses the far reaching consequences stemming from the ECJ decision C-399/11 Stefano Melloni/Ministerio Fiscal. In the first part the article describes the troubled relationships which have characterized Spain and Italy for years in the field of execution of convictions rendered in absentia. In the second part the Author outlines the extent and the primacy of Union law in the new area of justice, security and freedom, even when fundamental rights are concerned. Given the matter of the ruling, a specific attention is dedicated to the reciprocal relationship between the European Court of Justice and the European Court of Human Rights case law
John Pechey (1654–1718) and the Popularization of Learned Medicine
No full textThis essay offers a corpus-based linguistic analysis of the paratexts of the works of John Pechey (1654–1718), a licentiate physician and prolificmedical author and popularizer, whose ideas and practice brought him into conflict with the Royal College of Physicians. Following the methodology of corpus-assisted discourse analysis, historical discourse analysis, and historical sociopragmatics, the essay analyses the paratextual material of Pechey’s medical publications, with the aims of (a) collecting a corpus of texts published under his name, (b) assessing his role in the popularization of learned medicine, and (c) tracing how he constructed and performed his identity both as a knowledgeable medical practitioner and as a critic of the beliefs and practices of the Royal College of Physicians
Prognosi e fattori predittivi nel carcinoma midollare sporadico della tiroide: esperienza di 50 anni in un centro di riferimento
No full textIntroduzione - Il carcinoma midollare della tiroide (medullary thyroid cancer – MTC) è una rara neoplasia endocrina che origina dalle cellule C – o parafollicolari – della tiroide, che si occupano di produrre calcitonina. Le cellule C rappresentano dal 2 al 4% della popolazione cellulare tiroidea, e questo giustifica la relativa minore frequenza del carcinoma midollare rispetto agli altri sottotipi di carcinoma tiroideo (papillare, follicolare, insulare, scarsamente differenziato e anaplastico) che originano, invece, da cellule di natura epiteliale.
Il carcinoma midollare della tiroide può presentarsi in forma sporadica (75% dei casi) e in forma ereditaria (25% dei casi). In ambedue le forme la patogenesi è prevalentemente dovuta all’attivazione (perlopiù associata a mutazioni puntiformi o piccole inserzioni/delezioni) del protooncogene RET, che risulta mutato a livello germinale nella quasi totalità delle forme familiari e, a livello somatico nella metà, circa, delle forme sporadiche.
Dal punto di vista clinico, si presenta classicamente come un nodulo singolo o nel contesto di un gozzo multinodulare, associato o meno a linfoadenopatie o a metastasi a distanza. Nei casi più avanzati, i sintomi d’esordio possono essere diarrea o flushing (a causa degli elevati livelli di calcitonina nel sangue) o, in rari casi, sintomi da secrezione ectopica di ACTH. Diversa è la presentazione delle neoplasie endocrine multiple (MEN).
La diagnosi prevede un dosaggio della calcitonina sierica, un’ecografia del collo (loggia tiroidea e stazioni linfonodali) ed eventualmente un esame citologico (agoaspirazione) o istologico (agobiopsia) della lesione in esame.
A seguito o in concomitanza alla diagnosi di MTC, è indicata la ricerca della mutazione RET su sangue che, se positiva, dev’essere estesa anche ai familiari di primo grado del paziente, come screening. Il trattamento di scelta è rappresentato dalla tiroidectomia totale con linfadenectomia del comparto centrale e, eventualmente, delle stazioni linfonodali laterocervicali.
Dopo il trattamento iniziale, il paziente può essere sottoposto ad ulteriori interventi chirurgici, a radioterapia esterna, ad ablazione a radiofrequenze o laser (nel caso di recidiva locale o linfonodale), oppure (nel caso di recidiva a distanza) a trattamenti specifici delle lesioni a distanza o, ancora, a terapie sistemiche, quali target therapies (inibitori delle tirosin-chinasi o TKI), terapie a base di radionuclidi – sebbene supportate da scarse evidenze – oppure altre terapie sistemiche, come analoghi della somatostatina o bifosfonati/RANK-L inibitori (solo nel caso di metastasi ossee).
Il follow-up prevede l’esecuzione di ecografia del collo, il dosaggio della calcitonina sierica e, se necessario, un agoaspirato (su lesioni sospette) oppure un’indagine strumentale, come la TC, nel sospetto di una recidiva a distanza.
Il comportamento biologico del MTC è molto più aggressivo rispetto agli altri carcinomi differenziati della tiroide, anche se meno aggressivo rispetto al carcinoma anaplastico. La prognosi dipende da molti fattori, ma lo stadio alla diagnosi rimane il fattore prognostico più rilevante nella maggior parte dei pazienti.
Scopo dello studio - Scopo del presente studio è stato quello di valutare la presentazione clinica e l’andamento della malattia nel corso del tempo in un’ampia casistica di pazienti affetti da carcinoma midollare sporadico della tiroide seguiti negli ultimi 50 anni in un Centro di Riferimento, valutando eventuali cambiamenti nella presentazione e nell’andamento di malattia dividendo i pazienti per anno di diagnosi.
Pazienti e metodi
Abbiamo valutato retrospettivamente i dati epidemiologici, clinici e patologici di 1001 pazienti afferiti presso l’U.O. Endocrinologia dell’Azienda Ospedaliero-Universitaria Pisana tra il 1961 e il 2024, con diagnosi istologica di carcinoma midollare sporadico della tiroide.
Criteri di esclusione sono stati:
- Pazienti con diagnosi istologica diversa da quella del carcinoma tiroidea (iperplasia delle cellule C, altro tipo di tumore tiroideo)
- Pazienti con carcinoma midollare familiare isolato (FMTC) o nel contesto di sindromi da neoplasie endocrine multiple (MEN 2A, MEN 2B).
Risultati - Abbiamo analizzato retrospettivamente una coorte di 1001 pazienti, prima nella sua totalità e in seguito suddividendoli in tre gruppi in base all’anno della diagnosi istologica: gruppo 1 con diagnosi ≤ all’anno 2000, gruppo 2 tra 2001 e 2012, e gruppo 3 tra 2013 e 2024. Il follow-up mediano è stato di 72 mesi mentre i dati sulla sopravvivenza sono riportati in una mediana di tempo di 92 mesi.
La prevalenza nei due sessi è cambiata nel tempo essendo più frequente nel sesso femminile nel gruppo 1 fino ad arrivare alla medesima prevalenza nei 2 sessi nel gruppo 3. L’età alla diagnosi è invece significativamente aumentata nel tempo, essendo inferiore nel gruppo 1 e superiore nel gruppo 3 (mediana 48 vs 56 aa). Abbiamo notato anche una modifica sostanziale nella tecnica chirurgica essendo nel tempo aumentati gli interventi di svuotamento linfonodale del comparto centrale con una contestuale riduzione di quello laterocervicale.
Nel tempo le dimensioni tumorali sono state inferiori, si è ridotto il numero di pazienti con metastasi del comparto centrale, laterocervicale e a distanza. Inoltre, i pazienti sono stati sottoposti sempre meno a ulteriori interventi, di qualunque tipologia, dopo la chirurgia iniziale.
L’analisi della sopravvivenza ha mostrato come nella coorte totale la DSS sia stata 86% a 5 aa e 80% a 10 aa, ricalcando quella che era anche l’OS. L’analisi per sottogruppi alla diagnosi ha evidenziato come, indipendentemente dall’anno della diagnosi, i pazienti con malattia intratiroidea alla diagnosi o con metastasi linfonodali del comparto centrale (N1a) avevano una sopravvivenza significativamente maggiore di quelli con metastasi linfonodali laterocervicali (N1b) o a distanza (M1). La differenza principale nel corso degli anni sembra essere una diagnosi più precoce e quindi un miglior outcome dei pazienti con malattia intratiroidea o con N1a, ma anche in parte N1b, rispetto invece ai pazienti M1 dove negli anni non sembra essere particolarmente cambiato l’outcome.
Conclusioni - Da questo studio è emerso come, nonostante vi siano diversi fattori a condizionare la prognosi, lo stadio alla diagnosi ne rappresenti il principale fattore predittivo. Il dosaggio di screening della calcitonina sierica e l’ecografia, consentendo una diagnosi precoce, hanno permesso di diagnosticare neoplasie sempre più piccole, meno estese e diffuse, e di ridurre il numero di pazienti affetti da metastasi linfonodali e/o a distanza alla diagnosi, nonché di coloro che eseguivano altre terapie dopo la chirurgia.
Questo lavoro ha anche dimostrato un miglioramento della sopravvivenza malattia-specifica, con particolare riguardo ai casi intratiroidei e con metastasi linfonodali. Resta ancora da migliorare la sopravvivenza dei casi, peraltro numericamente ridotti, che si presentano con metastasi a distanza al momento della diagnosi
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