Ein Experiment mit funktioneller Nahinfrarotspektroskopie und robotergestützten Mehrgelenk-Zeigebewegungen der unteren Extremität

João Ricardo Sato; Anna Carolyna Gianlorenço; Elayne Borges Fernandes; Thalita Frigo da Rocha; Antonio Massato Makiyama; Laura Dipietro

doi:10.3791/66004

Ein Abonnement von JoVE ist erforderlich, um diesen Inhalt anzuzeigen. Melden Sie sich an oder beginnen Sie noch heute mit einer kostenlosen Testphase.

Methodenartikel

Ein Experiment mit funktioneller Nahinfrarotspektroskopie und robotergestützten Mehrgelenk-Zeigebewegungen der unteren Extremität

2.3K Aufrufe

⸱

DOI:

10.3791/66004

⸱

7. Juni 2024

João Ricardo Sato¹ , Anna Carolyna Gianlorenço² , Elayne Borges Fernandes² , Thalita Frigo da Rocha² , Antonio Massato Makiyama^*³ , Laura Dipietro^*⁴

¹Center of Mathematics, Computing and Cognition, Universidade Federal do ABC, ²Department of the Physical Therapy, Federal University of Sao Carlos, ³Vivax Ltda, ⁴Highland Instruments

^* These authors contributed equally

In diesem Artikel

Zusammenfassung

Es wird geschätzt, dass 1 von 6 Menschen weltweit in ihrem Leben einen Schlaganfall erleiden wird, der zu langfristigen Behinderungen führt, deren Rehabilitationsmechanismen noch wenig verstanden sind. Diese Studie schlägt ein Protokoll zur Bewertung der Gehirnaktivierung durch funktionelle Nahinfrarotspektroskopie (fNIRS) während einer Robotertherapiesitzung der unteren Extremitäten vor.

Zusammenfassung

Schlaganfall betrifft jedes Jahr etwa 17 Millionen Menschen weltweit und ist eine der Hauptursachen für langfristige Behinderungen. Die Robotertherapie hat sich als vielversprechend erwiesen, um Schlaganfallpatienten dabei zu helfen, verlorene motorische Funktionen wiederzuerlangen. Ein möglicher Weg, um das Verständnis der motorischen Erholung zu verbessern, besteht darin, die Gehirnaktivierung während der Bewegungen zu untersuchen, auf die die Therapie bei gesunden Personen abzielt. Die funktionelle Nahinfrarotspektroskopie (fNIRS) hat sich als vielversprechende Neuroimaging-Technik zur Untersuchung der neuronalen Grundlagen der motorischen Funktion herausgestellt. Ziel dieser Studie war es, neuronale fNIRS-Korrelate komplexer Bewegungen der unteren Extremitäten bei gesunden Probanden zu untersuchen. Die Teilnehmer wurden gebeten, 6 Minuten lang Ruhe- und Bewegungszyklen mit einem Robotergerät zur motorischen Rehabilitation durchzuführen. Die Aufgabe erforderte koordinierte Knie- und Knöchelgelenksbewegungen, um auf Ziele zu zeigen, die auf einem Computerbildschirm angezeigt wurden. Es wurden zwei experimentelle Bedingungen mit unterschiedlicher Bewegungsunterstützung durch den Roboter untersucht. Die Ergebnisse zeigten, dass das fNIRS-Protokoll Gehirnregionen, die mit der motorischen Kontrolle verbunden sind, während der Aufgabe effektiv erkannte. Bemerkenswert ist, dass alle Probanden während der Bedingung ohne Unterstützung eine stärkere Aktivierung im kontralateralen prämotorischen Bereich zeigten als in der assistierten Bedingung. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass fNIRS ein wertvoller Ansatz zur Erkennung von Veränderungen der Oxyhämoglobinkonzentration zu sein scheint, die mit mehrgelenkigen Zeigebewegungen der unteren Extremität verbunden sind. Diese Forschung könnte zum Verständnis der motorischen Wiederherstellungsmechanismen des Schlaganfalls beitragen und den Weg für verbesserte Rehabilitationsbehandlungen für Schlaganfallpatienten ebnen. Es sind jedoch weitere Forschungen erforderlich, um das Potenzial von fNIRS bei der Untersuchung der motorischen Funktion und ihrer Anwendungen im klinischen Umfeld vollständig aufzuklären.

Einleitung

Epidemiologische Daten zeigen, dass es weltweit jedes Jahr ~17 Millionen neue Schlaganfallfälle gibt, wobei die Inzidenz in Ländern mit niedrigem und mittlerem Einkommen zunimmt¹. Die Zahl der neuen Fälle wird bis 2030 schätzungsweise auf 77 Millionen ansteigen². Motorische Beeinträchtigungen aufgrund eines Schlaganfalls beeinträchtigen häufig die Mobilität des Patienten und die Teilnahme an Aktivitäten des täglichen Lebens und tragen zu einer geringen Lebensqualität bei. Die traditionelle motorische Rehabilitation umfasst die manuelle Therapie, aber in den letzten Jahrzehnten wurden Robotersysteme für die Rehabilitation....