An innovative communication aid for paralyzed, non-verbal individuals: SSVEP and augmented reality integrated approach
Küçük Resim Yok
Tarih
2024
Yazarlar
Dergi Başlığı
Dergi ISSN
Cilt Başlığı
Yayıncı
İzmir Bakırçay Üniversitesi Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
Erişim Hakkı
info:eu-repo/semantics/openAccess
Özet
İnsan etkileşiminin temel unsurlarından bir tanesi olan konuşma yetisinin kaybedilmesi, felç veya nörodejeneratif gibi tıbbi durumlara sahip bireyler için büyük bir engeldir. Konuşma yetisinin yitirilmesi, bireylerin yaşam kalitesini ciddi şekilde etkileyerek, onları sosyal izolasyona, hayal kırıklığına ve bakım verenlerinin yardımına muhtaç hale getirebilir. Özellikle ağır motor yetisi kaybı yaşayan hastalar için, göz takibi gibi geleneksel iletişime yardımcı uygulamalar yeterli olamamaktadır. Bu tez çalışmasında, konuşamayan hastaların düşüncelerini ve ihtiyaçlarını, bütünleşik bir EEG cihazı içeren başa monte bir hasta destek ünitesi aracılığıyla ifade etmelerine yardımcı olacak yenilikçi bir yöntem sunulacaktır. Önerilen çözüm ile, hastaların en az fiziksel çaba ile düşünce ve ihtiyaçlarını aktarmalarına imkân tanıyan, sezgisel ve girişimsel olmayan bir yöntem ortaya konması hedeflenmiştir. Tez çalışmasında, ağır motor yetisi kısıtlamalarına sahip hastaların karşılaştığı ciddi iletişim engeli ele alınmıştır. Önerilen yöntemle geliştirilen cihaz ile bu bireylerin ihtiyaçlarını, düşüncelerini ve hislerini ifade etmeleri mümkün kılınmış, çevreleri ile iletişim kurabilmeleri için mevcut çözümlere hızlı bir alternatif sunulmuştur. Sürekli Durum Görsel Uyarılmış Potansiyelleri (SSVEP) yöntemi başa takılarak kullanılan hasta destek ünitesi kullanılarak deneklerin belirli frekanslarda yanıp sönen kutucuklara maruz bırakılmasıyla toplanan EEG sinyallerinin analiz edilmesine dayanmaktadır. Önerilen çözümün doğrulama aşamasında 11 denekten, farklı 5 frekansta toplanan 256 kanal EEG verisi içeren MAMEM EEG veriseti kullanılmıştır. Elde edilen sonuçlar, paralizi olan hastalar için kullanışlı iletişim yardımcıları oluşturmak amacıyla SSVEP tabanlı EEG çözümlerin, başa takılan ekranlarla birlikte kullanılabileceğinin mümkün olduğunu göstermiştir.
Communication is a fundamental aspect of human interaction, yet many individuals are deprived of this basic ability due to various medical conditions such as paralysis or neurodegenerative diseases. The inability to communicate verbally can profoundly impact an individual's quality of life, leading to frustration, isolation, and dependency on caregivers. Traditional communication aids such as eye-tracking devices have limitations, particularly for patients with severe motor impairments. This thesis introduces a novel approach to assist non-verbal individuals in expressing their thoughts and needs using a head-mounted display unit integrated with an Electroencephalography (EEG) device. Proposed solution offers a noninvasive and intuitive method for users to express their thoughts and desires with minimal physical effort. The HMD analyzes EEG signals that are collected when users look at boxes that flicker at specific frequencies, using a technique called Steady State Visual Evoked Potentials (SSVEP). The solution was tested using the MAMEM EEG dataset, which contains EEG data from 11 subjects collected at five different frequencies. The primary challenge addressed by this research is the significant communication barrier faced by individuals with severe motor restrictions. By enabling these individuals to express their needs, thoughts, and feelings, the proposed HMD aims to substantially enhance their quality of life. This technology promises not only to provide a voice to those who are physically unable to speak but also to offer a new avenue for interaction with their environment and loved ones. The findings from this research demonstrate the potential of integrating SSVEP-based interfaces with head-mounted displays to create accessible communication aids for patients with paralysis. This thesis explores the technical implementation, user interface design, and preliminary user feedback, laying the groundwork for future innovations in assistive communication technologies. The results show that SSVEP-based EEG solutions, when used with head-mounted displays, can be an effective communication aid for non-verbal patients with paralysis.
Communication is a fundamental aspect of human interaction, yet many individuals are deprived of this basic ability due to various medical conditions such as paralysis or neurodegenerative diseases. The inability to communicate verbally can profoundly impact an individual's quality of life, leading to frustration, isolation, and dependency on caregivers. Traditional communication aids such as eye-tracking devices have limitations, particularly for patients with severe motor impairments. This thesis introduces a novel approach to assist non-verbal individuals in expressing their thoughts and needs using a head-mounted display unit integrated with an Electroencephalography (EEG) device. Proposed solution offers a noninvasive and intuitive method for users to express their thoughts and desires with minimal physical effort. The HMD analyzes EEG signals that are collected when users look at boxes that flicker at specific frequencies, using a technique called Steady State Visual Evoked Potentials (SSVEP). The solution was tested using the MAMEM EEG dataset, which contains EEG data from 11 subjects collected at five different frequencies. The primary challenge addressed by this research is the significant communication barrier faced by individuals with severe motor restrictions. By enabling these individuals to express their needs, thoughts, and feelings, the proposed HMD aims to substantially enhance their quality of life. This technology promises not only to provide a voice to those who are physically unable to speak but also to offer a new avenue for interaction with their environment and loved ones. The findings from this research demonstrate the potential of integrating SSVEP-based interfaces with head-mounted displays to create accessible communication aids for patients with paralysis. This thesis explores the technical implementation, user interface design, and preliminary user feedback, laying the groundwork for future innovations in assistive communication technologies. The results show that SSVEP-based EEG solutions, when used with head-mounted displays, can be an effective communication aid for non-verbal patients with paralysis.
Açıklama
Anahtar Kelimeler
Bilim ve Teknoloji, Science and Technology ; Mühendislik Bilimleri
