Roboter-Spiegel-Therapiesystem für die funktionelle Erholung von Hemiplegischen Arme

Das übergeordnete Ziel dieses Verfahrens ist die Einführung eines Echtzeit-Roboterspiegeltherapiesystems zur funktionellen Wiederherstellung von halbseitig gelähmten Armen. Diese Methode kann dazu beitragen, Schlüsselfragen in der translationären biomedizinischen Forschung in der Neurorehabilitation zu beantworten, indem sie zeigt, dass eine funktionelle Wiederherstellung der hemiplegischen Arme mit einer fortschrittlichen Ergotherapie erreichbar ist. Der Hauptvorteil dieser robotischen Spiegeltherapie besteht darin, dass sie den propriozeptiven Input für den sensorischen Kortex verstärken kann, was für die Neuroplastizität des Gehirns bei Schlaganfallpatienten sehr wichtig ist.

Personen, die mit dieser Methode noch nicht vertraut sind, können Schwierigkeiten haben, da es kompliziert war, das Softwareprotokoll zu entwickeln und Rahmen und Motoren zusammenzubauen. Die Idee zu dieser Methode hatten wir erst, als wir die konventionelle Neurotherapie beobachteten, die insofern eingeschränkt war, als sich der halbseitig gelähmte Arm eigentlich nicht bewegte. Die visuelle Demonstration dieser Methode ist von entscheidender Bedeutung, da die Sensoreinstellungen, der Aufbau und die Einrichtung für die robotergestützte Spiegeltherapie schwer zu erlernen sind.

Beginnen Sie mit der Anschaffung eines AHRS-Sensors (Reference System mit drei Lage- und Kursreferenzen) und schließen Sie diese nacheinander über einen USB-Anschluss an einen Computer an. Verwenden Sie die Kommunikationssoftware, um die allgemeinen Sensoreinstellungen auf dem Computer zu konfigurieren. Stellen Sie jeden Sensor auf RS 232 ein.

Wählen Sie den COM-Port aus. Legen Sie dann die Baudrate auf 115.200 Bit pro Sekunde fest. Datenbits auf acht.

Parität bis keine. Stoppen Sie Bits auf eins. Und die Ablaufkontrolle auf keine.

Um den COM-Port zu überprüfen, klicken Sie auf die Home-Schaltfläche in der unteren linken Ecke. Klicken Sie mit der rechten Maustaste auf den Computer, wählen Sie Eigenschaften, Geräte-Manager und klicken Sie auf die Registerkarte Port, um sie zu erweitern. Sobald die Kommunikation hergestellt ist, zeigt das Hyperterminal die Sensormesswerte an.

Legen Sie dann die Kanäle fest und weisen Sie jedem Sensor unterschiedliche IDs zu. Wiederholen Sie die Konfiguration, die Überprüfung des COM-Ports sowie die Kanal- und ID-Zuweisung für jeden Sensor. Legen Sie abschließend das Ausgabeformat auf Quaternionen fest.

Und stellen Sie die Sensoren so ein, dass sie die Batteriereserve anzeigen. Beginnen Sie mit der Montage des Winkelgelenkmotors, indem Sie einen der Kupplungskörper mit einer Keilnut auf die Motorwelle setzen. Und befestigen Sie es mit einer M5-Innensechskantschraube.

Befestigen Sie den Hohlzylinderdeckel der Winkelkupplung mit vier 10-Millimeter-Innensechskantschrauben M5 am Winkelmotor. Und platzieren Sie einen zweiten Pufferkupplungskörper auf dem ersten Kupplungskörper. Stecken Sie dann das Kugellager in den Winkeldachrahmen und befestigen Sie es mit vier Acht-Millimeter-Innensechskantschrauben M4.

Stecken Sie anschließend die Welle zur Kraftverteilung des Winkelmotors in die untere Ellbogenstütze und befestigen Sie sie mit vier sechs-Millimeter-Innensechskantschrauben M3. Setzen Sie dann die obere Ellenbogenstütze auf die untere Ellenbogenstütze und befestigen Sie sie mit acht 12-Millimeter-Innensechskantschrauben M3. Platzieren Sie Teil C oben, Teil B in der Mitte und einen weiteren Kupplungskörper unten.

Verbinden Sie sie miteinander und befestigen Sie den Kupplungskörper mit einer 10 Millimeter M5-Innensechskantschraube. Befestigen Sie dann Teil A mit vier 15-Millimeter-Innensechskantschrauben M5 an der Unterseite dieser Baugruppe. Befestigen Sie anschließend eine hohle Zylinderabdeckung der unteren Handgelenkkupplung mit dem Handgelenkmotor mit vier 10-Millimeter-M4-Innensechskantschrauben.

Setzen Sie dann einen Kupplungskörper auf die Motorwelle. Befestigen Sie es mit einer M4-Innensechskantschraube und fügen Sie darauf einen Pufferkupplungskörper hinzu. Befestigen Sie einen Reibungsreduzierungsring mit doppelseitigem Klebeband an der Oberseite des Dachrahmens am Handgelenk.

Stecken Sie dann die Kraftverteilungswelle des Handgelenkmotors in den Griff und befestigen Sie sie mit vier M2,5-Innensechskantschrauben. Verbinden Sie Teil F oben, Teil E in der Mitte und einen Kupplungskörper unten. Befestigen Sie den Kupplungskörper mit einer 10 Millimeter Innensechskantschraube M4.

Bringen Sie an der Unterseite dieser Baugruppe mit vier 10-Millimeter-M3-Innensechskantschrauben eine hohle Zylinderabdeckung für die obere Handgelenkkupplung an. Befestigen Sie dann Teil D mit vier 15-Millimeter-Innensechskantschrauben an der Unterseite des hohlen Zylinderdeckels der oberen Handgelenkkupplung. Befestigen Sie anschließend zwei Fügebewegungsbegrenzer, die aus Sicherheitsgründen mit Schwämmen umwickelt sind, und zwei Wellenmanschetten mit Hebeln mit vier 15-Millimeter-Innensechskantschrauben M4.

Schieben Sie dann die Schachtmanschetten in Teil G in die Schächte und befestigen Sie die Schächte und den Handgelenk-Dachrahmen mit zwei normalen Schachtmanschetten mit acht acht Millimeter M3-Innensechskantschrauben zusammen. Befestigen Sie zusätzliche Schaftmanschetten mit der unteren Ellenbogenstütze mit vier 15 Millimeter M4-Innensechskantschrauben. Verbinden Sie dann die beiden Teile und sichern Sie sie mit einem Hebel.

Befestigen Sie abschließend mit sechs 15-Millimeter-Innensechskantschrauben M4 eine Stützwand an der Baugruppe und befestigen Sie ein Tischstativ mit sechs 15-Millimeter-Innensechskantschrauben M6. Beginnen Sie damit, die AHRS-Sensoren am Griff, am Handgelenkrahmen und an der Kante der Plattform auf der gesunden Seite des Teilnehmers zu platzieren und darauf zu achten, dass sie parallel zur Ausrichtung des Roboters ausgerichtet sind. Starten Sie dann die Therapiesoftware auf dem Computer.

Wählen Sie die halbseitig gelähmte Seite, indem Sie auf die Schaltfläche zum Umschalten auf der Patientenseite klicken. Legen Sie die folgenden Gelenkwinkelgrenzen fest: Ellbogenbeugung bei weniger als 50 Grad, Ellbogenstreckung bei mehr als minus 70 Grad, Handgelenkbeugung bei weniger als 80 Grad und Handgelenkstreckung bei mehr als minus 60 Grad. Stellen Sie dann den Geschwindigkeitswert zwischen null und 22,5 U/min für den Winkelmotor ein.

Verwenden Sie einen Geschwindigkeitswert zwischen null und 33 U/min für den Handgelenkmotor und stellen Sie auch die maximalen Beschleunigungs- und Verzögerungswerte ein. Schalten Sie als Nächstes alle AHRS-Sensoren ein. Führen Sie dann das Programm aus, indem Sie auf die Pfeilschaltfläche in der oberen linken Ecke des Programms klicken.

Wenn die Eingabeaufforderung "Speichern unter" angezeigt wird, geben Sie den Dateinamen für die Ergebnisdaten ein und drücken Sie OK. Während sich der Roboter und der gesunde Arm in der Ausgangsposition befinden, in der sich beide Hände vom Körper weg und parallel zueinander befinden, drücken Sie die Kalibrierungstaste, um die Sensorwerte auf Null zu setzen. Beginnen Sie damit, den Teilnehmer darüber zu informieren, dass er seinen gesunden Arm verwenden wird, um eine Reihe von Spiegeltherapie-Aufgaben zu erledigen. Der Ball in den Löchern, das Fußballspiel, das Nachzeichnen von Punkten und das Bewegen einer Tassenaufgabe.

Für die Aufgabe "Ball in Löchern" legen Sie eine kleine Kugel in das gewählte Loch, ähnlich wie beim Billardspiel. Ähnlich verhält es sich beim Fußballspiel, dribble und lege einen kleinen Ball in ein Tor, ähnlich wie bei einem echten Fußballspiel. Verwenden Sie als Nächstes für die Aufgabe zum Nachzeichnen von Punkten nummerierte Aufkleber, die auf einem Tisch platziert sind, als Richtlinie, um einen Griff wiederholt in numerischer Reihenfolge zu verschieben.

Und geben Sie es dann in umgekehrter Richtung zurück. Nehmen Sie zum Schluss für das Bewegen einer Tasse eine Tasse mit dem Griff und schieben Sie sie an eine gewählte Stelle. Wiederholen Sie den Vorgang, bis fünf Minuten abgelaufen sind.

Hier werden die Ergebnisse eines Patienten gezeigt, der vor 19 Monaten eine Blutung des rechten Basalganglien erlitt und zwei Wochen lang eine robotergestützte Spiegeltherapie erhielt. Die Fugl-Meyer-Beurteilung des halbseitig gelähmten Arms verbesserte sich nach zehn Sitzungen von 12 auf 17. Darüber hinaus wurde die modifizierte Ashworth-Skala der Ellenbogenbeuger, die die Spastik misst, von Grad zwei auf eins plus reduziert.

Und die linksseitige Pinchkraft wurde von null auf drei Pfund erhöht. Einmal gemeistert, kann die Roboterspiegeltherapie in 40 Minuten abgeschlossen werden, wenn sie richtig durchgeführt wird. Bei der Durchführung dieses Eingriffs ist es wichtig zu wissen, dass die Illusion der Synchronizität zwischen beiden Armen für die Spiegeltherapie unerlässlich ist.

Nach seiner Entwicklung wird dieses Verfahren den Weg für die Forschung auf dem Gebiet der Neurorehabilitation ebnen, um die Auswirkungen einer fortschrittlichen Ergotherapie zur Verbesserung der Propriozeption bei Patienten mit Legionen des Gehirns, wie z. B. Schlaganfall, zu erforschen. Nachdem Sie sich dieses Video angesehen haben, sollten Sie ein gutes Verständnis dafür haben, wie man ein Echtzeit-Roboterspiegeltherapiesystem zur funktionellen Wiederherstellung von halbseitig gelähmten Armen erstellt und durchführt.