Proiect

     Tehnologia asistivă este un termen generic ce include dispozitive asistive, adaptive şi de reabilitare pentru persoane cu variate tipuri de handicap precum şi procesul de selecţie, localizare şi folosire. Tehnologiile asistive permit o mai mare independenţă pentru persoanele cu handicap, asigurându-le îndeplinirea unor sarcini altfel imposibil de realizat sau cu dificultăţi majore de realizare, prin îmbunătăţirea sau schimbarea modului de comunicare şi acţionare.

     Structura de ansamblu a sistemului de comunicare ASISTSYS (Fig. 1) include trei componente:

1) AsistsysPacient - un dispozitiv fix la pacient (calculator, laptop);

2) AsistsysÎngrijitor - un dispozitiv mobil (PDA sau Smartphone) la îngrijitor;

3) AsistsysServer – calculator cu rol de server.

     Pentru depistarea voinţei pacientului, sistemul ASISTSYS utilizează următoarele tehnici:

1.      1. Tehnica utilizării unui comutator mecanic, în care pacientul acţionează pârghia/butonul de comandă a unui comutator cu două poziţii.

2.      2. Tehnica bazată pe utilizarea electromiogramei oculare, în care, prin mijloace de captare a biopotenţialelor muşchilor ochiului se detectează voinţa pacientului.

3.      3. Tehnica bazată pe analiza de imagine captată de o cameră video cuplată la calculator; prin determinarea poziţiei pupilei se determină voinţa pacientului.

   Pentru pacienţii care pot efectua unele contracţii musculare controlate, s-a utilizat tehnica bazată pe un comutator mecanic, în care pacientul acţionează pârghia/butonul de comandă al unui comutator cu două poziţii, dispozitive disponibile pe piaţă de la mai mulţi producători de echipamente medicale.

    Tehnicile care se bazează pe monitorizarea ochiului pentru determinarea voinţei pacientului vin în sprijinul pacienţilor complet imobilizaţi şi care nu posedă un alt mijloc de comunicare. Pentru a veni în sprijinul acestor pacienţi, componenta AsistsysPacient a fost prevăzută cu două dispozitive de monitorizare a ochiului prin „eye tracking”: prin intermediul electromiogramei oculare (EOG) şi prin analiza video a mişcării globilor oculari.

     Prima metodă (EOG) presupune plasarea unor senzori în jurul ochilor, care sesizează biopotenţialele produse de mişcarea globilor oculari. Aceste semnale electrice sunt amplificate, convertite analog/digital şi preluate într-un PC, unde sunt prelucrate şi procesate de componenta software a sistemului ASISTSYS, astfel încât să determine deplasarea unui cursor pe ecranul pacientului, în zona corespunzătoare voinţei acestuia.

     Selecţia cuvântului cheie sau a idiogramei corespunzătoare voinţei pacientului se face prin detectarea unei clipiri pronunţate a acestuia. Este de remarcat faptul că în cadrul proiectului s-au implementat diferite tehnici pentru depistarea unei clipiri voluntare a pacientului, ignorând clipirile involuntare.

      Pentru pacienţii cu afecţiuni mai grave, care nu suportă plasarea acestor electrozi în jurul ochilor, sistemul a fost prevăzut cu o altă metodă de sesizarea a deplasării globilor oculari, bazată pe analiza video a ochiului. Astfel, în acest caz ochiul pacientului este monitorizat cu o cameră video în infraroşu, deplasarea globilor oculari fiind sesizată prin analiză de imagine. Această metodă este mai simplă pentru pacient, dar necesită o componentă software elaborată, prevăzută cu algoritmi speciali de calibrare pentru fiecare pacient şi necesită un dispozitiv special de fixare a camerei video, care să permită vizualizarea exactă a ochiului pacientului.

       Comunicaţiile AsistsysPacient  -  AsistsysServer  -  AsistsysÎngrijitor se execută prin radio, prin resursele internet: prin reţeaua Internet locală (WLAN) sau personală (WPAN) şi/sau prin reţeaua Internet mobilă (GPRS). 

       Se va observa că ambele resurse, WLAN / WPAN (reţele radio locale/personale) şi GPRS (telefonie mobilă) sunt accesibile permanent şi sunt accesate în funcţie de necesităţi, de starea uneia sau alteia dintre reţele (una din reţele poate fi indisponibilă pentru pacient sau îngrijitor).

        Se subliniază permanentizarea prezenţei unui PC server în structura sistemului, care asigură facilităţi esenţiale:

(1) Gestionarea automată a resurselor sistemului adică: (a) alegerea reţelei radio disponibilă şi potrivită şi (b) apelarea îngrijitorului disponibil;

(2) Înregistrarea istoricului funcţionării sistemului: momentele şi natura chemărilor, momentele şi natura răspunsurilor, defecţiuni, alte evenimente. Istoricul funcţionării este accesibil pentru verificări ceea ce constituie baza realizării unei înalte calităţi a serviciilor (QoS – Quality of Service).

     Din punct de vedere ştiinţific, proiectul contribuie la dezvoltarea cunoştinţelor în domeniul comunicării cu persoane cu dezabilităţi neuromotorii severe, stabilind pe baze ştiinţifice şi experimentale, principiile unei noi tehnologii de comunicare cu persoane lipsite de abilităţile normale, cărora le substituie procedee şi echipamente adecvate. De asemenea, proiectul contribuie şi la dezvoltarea tehnicilor şi tehnologiilor de monitorizare şi comunicare cu pacienţi dezabilitaţi. Proiectul contribuie esenţial la dezvoltarea cunoştinţelor în domeniul comunicării cu persoane cu dezabilităţi neuromotorii severe, unul dintre cele mai puţin abordate în Romania, dar prioritar în statele dezvoltate.

       Contribuţia constă în stabilirea, pe baze ştiinţifice şi experimentale, a principiilor şi caracteristicilor unui nou mod de abordare a comunicării cu persoane lipsite (temporar sau permanent) de abilităţile normale, cărora le substituie procedee şi echipamente adecvate – credem că în curând se va putea vorbi despre o „protetică a comunicării” – ca despre o nouă direcţie de cercetare.

     În plus, proiectul contribuie la achiziţia de noi cunoştinţe despre comportamentul persoanelor dezabilitate în contact, în comunicare, cu o maşină inteligentă, un domeniu prea puţin cunoscut şi cu accentuat caracter interdisciplinar, fiind o combinaţie de ergonomie, tehnici şi tehnologii de comunicare, logopedie, psihologie, ..., peste care intervin esenţial aspectele îngrijirii postoperatorii. Efectele combinării, suprapunerii neliniare a acestor aspecte sunt deosebit de interesante şi credem ca se pot contura ca o noua direcţie de cercetare, cel puţin in Europa.

     Proiectul contribuie la dezvoltarea cunoştinţelor şi din punct de vedere al tehnicilor şi tehnologiilor de monitorizare şi transmisie de date pe canale radio, prin determinarea condiţiilor de interfaţare dintre persoana dezabilitată şi sistemul tehnic, având în vedere o cerinţă esenţială: sistemul tehnic nu trebuie să cauzeze nici un rău pacientului – nici fiziologic şi nici psihic. În special ultima condiţie impune destule particularităţi de instalare şi de operare. În plus, cerinţa de adaptare a sistemului la situaţia concretă a impus elaborarea unor noi principii de proiectare, atât a soft-ului, cât şi a hard-ului sistemului.

     Principalele elemente de noutate ale proiectului sunt: (1) ideea de bază, principiile imaginate pentru comunicarea în ambele sensuri între persoane handicapate sever şi supraveghetori; (2) posibilitatea depistării voinţei pacientului prin trei procedee: comutator mecanic, electromiogramă oculară şi analiză video a deplasării globilor oculari; (3) aplicarea principiului adaptării structurii la necesităţile concrete şi actuale ale pacientului;                   (4) posibilitatea modificării structurii soft şi hard pe parcurs, în funcţie de evoluţia pacientului; (5) integrarea monitorizării vizuale în sistem, ceea ce permite observarea comportării, a reacţiilor pacientului în urma comunicării cu supraveghetorul; (6) înregistrarea istoricului funcţionării sistemului; posibilitatea monitorizării momentelor şi a naturii chemărilor, a momentelor şi a naturii răspunsurilor, a eventualelor defecţiuni sau alte evenimente.

     Complexitatea proiectului derivă din faptul că pentru a fi realizat, a fost necesar să se combine principii ştiinţifice şi tehnologii din domenii foarte diferite: chirurgie şi tratament post-operator, neurologie, recuperare neuromotorie, lingvistică, psihologie şi logopedie, inginerie şi tehnologie electronică şi telecomunicaţii. Pentru adoptarea soluţiei corecte au fost necesare numeroase încercări, testări, multe chiar pe pacienţi, operaţii întotdeauna dificile. De asemenea, pe parcursul realizării proiectului s-au utilizat metode şi metodologii de testare utilizând echipamente din dotare (PC, transmiţătoare şi receptoare radio, etc.), înainte de realizarea modelului experimental al sistemului propus. Apoi, s-au realizate şi testat un număr de modele experimentale, înainte de a ajunge la o soluţie finală de realizare a unor prototipuri.

Catedra de Telecomunicaţii