Entwicklung eines neuartigen aufgabenorientierten Rehabilitationsprogramms mit einer bimanualen Exoskelett-Roboterhand

Dieses robotergestützte, aufgabenorientierte Trainingsprotokoll wurde für Patienten mit Handfunktionsstörungen entwickelt, die durch neurologische Defizite verursacht wurden. Unser Protokoll ist das erste, das ein aufgabenorientiertes Trainingsprogramm mit einer Roboterhand für die Handfunktionsrehabilitation integriert und das erste, das die Machbarkeit und Akzeptanz des Protokolls untersucht. Wir haben spezielle Objekte entwickelt, die mit dem Trainingsprotokoll manipuliert werden können.

Dann kann unser Roboterhandsystem auf bimanuelles Bewegungstraining angewendet werden. Demonstriert wird das Verfahren von Yi-Mei Chen und Szu-Shen Lai, Ergotherapeuten aus meiner Abteilung. Bevor Sie mit der Analyse beginnen, legen Sie den Sensor auf die nicht betroffene Hand des Motivs, und befestigen Sie das Handgelenk mit dem Klettband.

Verwenden Sie ein sauberes Pad, um die betroffene Hand zu wickeln, und befestigen Sie das Klettband sicher. Lösen Sie den Daumenmechanismus der Exoskeletthand, um die Einstellung des Daumenöffnungswinkels zu ermöglichen, und legen Sie die betroffene Hand in die Exoskeletthand. Befestigen Sie den Haken und die Schlaufe an der Handfläche durch den Befestigungsring.

Danach befestigen Sie die Finger nacheinander, beginnend mit dem Zeigefinger und mit dem Daumen. Befestigen Sie das Klettband parallel zum Handgelenk durch den Befestigungsring, und stellen Sie den Daumen auf einen komfortablen Winkel ein. Ziehen Sie dann den Daumenmechanismus fest.

Um die Steuerbox einzurichten, legen Sie das Kabel für die Exoskeletthand ein und legen Sie das Kabel für den Sensorhandschuh ein. Legen Sie beide Kabelsätze in die Buchse im Steuerkasten ein, und legen Sie das Netzkabel in die Steuerbox ein. Schließen Sie dann das Netzkabel mit der richtigen Spannung an eine Steckdose an.

Wenn das System und der Betreff bereit sind, wechseln Sie in die Steuerbox, und legen Sie den Modus auf Fünf Finger fest, damit die Exoskeletthand die Finger des Motivs passiv bewegen kann. Bitten Sie das Motiv, eine Greif-und-Freigabe-Aufgabe durchzuführen, die von der Exoskeletthand für 2,5 Minuten geleitet wird. Schalten Sie den Modus auf Single Finger.

Dann lassen Sie die Exoskeletthand die Finger des Motivs einzeln und passiv bewegen, während das Motiv einzelne Finger für 2,5 Minuten ausstreckt und zurückzieht. Für eine roboterunterstützte bimanuelle Bewegungssitzung schalten Sie den Modus auf Spiegel, um die Bewegung der nicht betroffenen Hand mit dem Sensorhandschuh zu ermöglichen, um die Handbewegungen des Exoskeletts zu steuern. Um eine Studie über die Fähigkeit des Subjekts durchzuführen, Objekte mit dem Roboterhandsystem zu manipulieren, passen Sie die Exoskeletthand an die nicht betroffene Hand des Motivs und den Sensorhandschuh an die nicht betroffene Hand, wie gerade gezeigt, und legen Sie eine Hebegurtunterung unter den Ellenbogen und die Exoskeletthand des Motivs, um den betroffenen Arm zu stützen.

Führen Sie als nächstes eine Aufwärmsitzung durch, wie gerade gezeigt. Nach dem Aufwärmen, verwenden Sie das Roboter-Handsystem für fünf Minuten, um zu demonstrieren, wie man die entworfenen Objekte manipuliert, einschließlich der Verwendung von palmar Prehension, um den Stift aufzunehmen, eine seitliche Vorlauf, um den rechteckigen Würfel aufzunehmen, ein Dreipunktfutter, um den Würfel aufzunehmen, einen kugelförmigen Griff, um den Ball aufzunehmen, und einen zylindrischen Griff, um den zylindrischen Balken aufzunehmen. Legen Sie nach der Demonstration zwei Basen bilateral vor die Hände des Subjekts und legen Sie die Objekte auf die Oberseite einer Basis, um bei dermanipulation zu helfen.

Lassen Sie das Subjekt das Roboter-Handsystem verwenden, um jedes Objekt 20 Mal am Tag für drei aufeinander folgende Tage zu erfassen, beginnend am Bereich der Basis und Heben, Bewegen und Loslassen jedes Objekts auf die Mittellinie während der Überwachung und Aufzeichnung der Erfolgsrate für jeden Versuch. In dieser repräsentativen Analyse wurden drei gesunde Probanden und drei Nachschlagetage bewertet. Das Durchschnittsalter der gesunden Gruppe betrug 28 Jahre, während das Durchschnittsalter der Patientengruppe 49 Jahre betrug.

Mini-Mental State Examination, Fugl-Meyer Assessment, Modified Ashworth Scale Finger und Brunnstrom Stage Scores wurden ebenfalls für jeden Patienten erhalten. Die Probanden in der gesunden Gruppe manipulierten alle Objekte mit und ohne Roboterhandsystem perfekt, mit einer durchschnittlichen Erfolgsquote von 100% für jede Aufgabe. Alle Patienten wiesen jedoch Schwierigkeiten bei der Manipulation der Objekte ohne das Roboterhandsystem auf und zeigten eine Erfolgsquote von 0% für alle Objekte.

Im Gegensatz dazu stiegen alle Patientenerfolgsraten signifikant, wenn das Roboterhandsystem verwendet wurde, und näherten sich den Raten, die denen bei gesunden Probanden ähnelten, was die Machbarkeit des Einsatzes des Roboterhandsystems bei Schlaganfallpatienten unterstützte. Erinnern Sie die Probanden daran, sich während des bimanuellen Bewegungstrainings auf die Bewegungssteuerung ihrer bilateralen Hände zu konzentrieren und sicherzustellen, dass die Griffmuster auf den Objekten korrekt sind. Nach diesem Verfahren ist eine randomisierte kontrollierte Studie erforderlich, um die therapeutischewirkung des Trainingsprotokolls zu bestimmen.

Mit dieser Technik, Forscher können Rehabilitationsprotokolle mit empfindlicher Fingerbewegung für schwere Handdysfunktion programmieren und können die Auswirkungen auf die Neuroplastizität des Gehirns und funktionelle Ergebnisse erkunden.