Objective: Deep learning-based neural decoders have emerged as the prominent approach to enable dexterous and intuitive control of neuroprosthetic hands. Yet few studies have materialized the use of deep learning in clinical settings due to its high computational requirements. Methods: Recent advancements of edge computing devices bring the potential to alleviate this problem. Here we present the implementation of a neuroprosthetic hand with embedded deep learning-based control. The neural decoder is designed based on the recurrent neural network (RNN) architecture and deployed on the NVIDIA Jetson Nano - a compacted yet powerful edge computing platform for deep learning inference. This enables the implementation of the neuroprosthetic hand as a portable and self-contained unit with real-time control of individual finger movements. Results: The proposed system is evaluated on a transradial amputee using peripheral nerve signals (ENG) with implanted intrafascicular microelectrodes. The experiment results demonstrate the system's capabilities of providing robust, high-accuracy (95-99%) and low-latency (50-120 msec) control of individual finger movements in various laboratory and real-world environments. Conclusion: Modern edge computing platforms enable the effective use of deep learning-based neural decoders for neuroprosthesis control as an autonomous system. Significance: This work helps pioneer the deployment of deep neural networks in clinical applications underlying a new class of wearable biomedical devices with embedded artificial intelligence.


翻译:目标:深层的基于学习的神经解剖器已经作为突出的方法出现,能够对神经修复的手进行深度和直觉的控制。然而,由于计算要求很高,很少有研究能够实际利用临床环境中的深层学习。方法:边缘计算装置的最近进步带来了缓解这一问题的潜力。我们在这里展示了使用嵌入深层学习控制的神经修复手。神经解剖器是根据经常性神经网络(RNN)结构设计的,并部署在NVIDIA A Jetson Nano上,这是一个用于深层学习的紧凑而强大的边缘计算平台。这使得能够将神经修复手作为便携式和自成一体的单位,实时控制个体手指运动。结果:用内嵌入的内部微电子选择器(Eng)来评价神经修复手。实验结果表明系统有能力提供坚固、高准确度(95-99 % ) 和低层深度的直线计算器(50-roadal-roadal-lical-lical-liversal road-ladeal role-ligal-ligal laftal laftal laction laftal laft laft laft laft laft-liver-liver-lical-lical-lical-lical-lical-lical-lical-lical-lical-lical-lical-ligal-lical-ligal-ligaltraction laction laction lad-ligaltraction-licaltraction lad-laction-liction-liction-liction-liction-liction-liction-lical-listections-lical-lical-lical-lical-lad-lical-lad-li-li-li-lical-lical-lical-lical-lical-lad-lad-lad-lical-lad-lad-lad-li-li-li-li-li-li-li-lical-lical-lical-lad-lad-lad-lad-lad-lad-lad-

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