Se estima que 1 de cada 6 personas en todo el mundo sufrirá un accidente cerebrovascular a lo largo de su vida, lo que le causará una discapacidad a largo plazo, cuyos mecanismos de rehabilitación aún no se conocen bien. Este estudio propone un protocolo para evaluar la activación cerebral mediante espectroscopia funcional de infrarrojo cercano (fNIRS) durante una sesión de terapia robótica de miembros inferiores.
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Artículo de método
Un experimento que utiliza espectroscopía funcional de infrarrojo cercano y movimientos de apuntamiento multiarticular asistidos por robots de la extremidad inferior
* These authors contributed equally
En este artículo
Resumen
Resumen
El accidente cerebrovascular afecta aproximadamente a 17 millones de personas en todo el mundo cada año y es una de las principales causas de discapacidad a largo plazo. La terapia robótica ha demostrado ser prometedora para ayudar a los pacientes con accidente cerebrovascular a recuperar las funciones motoras perdidas. Una vía potencial para aumentar la comprensión de cómo se produce la recuperación motora es estudiar la activación cerebral durante los movimientos a los que se dirige la terapia en individuos sanos. La espectroscopia funcional de infrarrojo cercano (fNIRS) se ha convertido en una técnica de neuroimagen prometedora para examinar los fundamentos neurales de la función motora. Este estudio tuvo como objetivo investigar los correlatos neuronales fNIRS de movimientos complejos de las extremidades inferiores en sujetos sanos. Se pidió a los participantes que realizaran ciclos de descanso y movimiento durante 6 minutos utilizando un dispositivo robótico para la rehabilitación motora. La tarea requería movimientos coordinados de las articulaciones de la rodilla y el tobillo para apuntar a los objetivos que se mostraban en la pantalla de una computadora. Se exploraron dos condiciones experimentales con diferentes niveles de asistencia al movimiento proporcionada por el robot. Los resultados mostraron que el protocolo fNIRS detectó eficazmente regiones cerebrales asociadas con el control motor durante la tarea. En particular, todos los sujetos exhibieron una mayor activación en el área premotora contralateral durante la condición sin asistencia en comparación con la condición asistida. En conclusión, el fNIRS parece ser un enfoque valioso para detectar cambios en la concentración de oxihemoglobina asociados con movimientos multiarticulares de apuntamiento de la extremidad inferior. Esta investigación podría contribuir a la comprensión de los mecanismos de recuperación motora del ictus y podría allanar el camino para mejorar los tratamientos de rehabilitación de los pacientes con ictus. Sin embargo, se necesita más investigación para dilucidar completamente el potencial de fNIRS en el estudio de la función motora y sus aplicaciones en entornos clínicos.
Introducción
Los datos epidemiológicos indican que en todo el mundo hay ~17 millones de nuevos casos de accidente cerebrovascular cada año, con un aumento de la incidencia en los países de ingresos bajos y medianos1. Se estima que el número de nuevos casos aumentará a 77 millones en 20302. El deterioro motor debido a un accidente cerebrovascular a menudo afecta la movilidad del paciente y su participación en las actividades de la vida diaria, lo que contribuye a una baja calidad de vida. La rehabilitación motora tradicional incluye la terapia manual, pero en las últimas décadas se han desarrollado sistemas robóticos para la rehabilit....
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Protocolo
Este estudio fue aprobado por el Comité de Ética local del Centro Universitario Paulista (UNICEP). Todos los participantes dieron su consentimiento informado siguiendo todas las directrices institucionales y las normas federales relativas a la investigación científica con seres humanos. No recibieron ninguna compensación financiera, como lo exigen las regulaciones federales brasileñas.
1. Sistema fNIRS
- Prepare la tapa utilizando 16 optos: 8 fuentes de luz (760 nm y 850 nm) y 8 detectores de luz (ver Figura 2; ubicación de las fuentes: FC1, FC2, C3, Cz, C4, CP1, CP2 y Pz; ubicación de ....
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Resultados
Los seis sujetos completaron ambos experimentos. En la condición sin asistencia, un promedio de 76,67 ensayos (std. 10,73) fue completado por cada sujeto (nótese que, para cada sujeto, el número de ensayos dependía del número de alcances exitosos, ya que solo se mostraba un nuevo objetivo si se alcanzaba el anterior). En la condición de asistencia, en la que el movimiento del sujeto fue totalmente ayudado por el robot, todos los sujetos completaron 70 ensayos. Los datos de fNIRS se registraron con éxito de todos los suje.......
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Discusión
En este estudio de prueba de concepto, se investigó la viabilidad de hacer inferencias sobre el mapeo de la activación cerebral utilizando datos fNIRS de sujetos sanos mientras se ejercitaban con diferentes tipos de movimientos utilizando un robot para la rehabilitación de miembros inferiores. Las sesiones típicas de grabación de fNIRS en adultos duran más de 6 min54. Sin embargo, para que las grabaciones sean factibles en el contexto de un entorno de rehabilitación, la duración total del experime.......
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Divulgaciones
AMM es propietaria de la empresa Vivax Ltda, que desarrolló la Máquina de Rehabilitación Asistida (ARM) Vivax. LD es funcionario de Highland Instruments, una empresa de dispositivos médicos. Tiene patentes pendientes o emitidas, personalmente o como funcionaria de la empresa, relacionadas con la imagen, la estimulación cerebral, el diagnóstico, el modelado y la simulación. Los demás autores declaran no tener conflicto de intereses.
Agradecimientos
Las opiniones, hipótesis, conclusiones y recomendaciones de este estudio son las de los autores y no representan necesariamente las opiniones de la agencia financiadora. El JRS agradece a la Fundación de Apoyo a la Investigación Científica del Estado de São Paulo (FAPESP, números de subvención 2021/05332-8, 2018/04654-9, 2018/21934-5 y 2023/02538-0) y a Jackson Cionek por su apoyo tecnológico. AMM y Vivax Ltda agradecen a la FAPESP (Fundación de Apoyo a la Investigación Científica del Estado de São Paulo) y a la Finep (Agencia Brasileña de Innovación). Este proyecto fue financiado con subsidios de la FAPESP (número de subsidio 2018/09559-4) y de la Finep (subsidio núm....
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Materiales
| Nombre | Empresa | Número de catálogo | Comentarios |
|---|---|---|---|
| Smart TV de 32 pulgadas | Televisor Samsung | N/A | conectado al robot mediante cable HDMI |
| Fotodiodos de silicio (SiPD) de 8 detectores para detección óptica con doble punta | NIRx Medical Technologies (Glen Head, NY, EE. UU.) | https://nirx.net/nirsport | |
| paquete de optodos de 8 fuentes para iluminación óptica con doble punta | NIRx Medical Technologies (Glen Head, NY, EE. UU.) | https://nirx.net/nirsport | |
| Software de adquisición Aurora | NIRx Medical Technologies (Glen Head, NY, EE. UU.) | https://nirx.net/nirsport | |
| Laptop Precision XPS 13 | Dell Technologies (Round Rock, TX, EE. UU.) | ||
| NIRSLAB fNIRS Software de análisis | NIRx Medical Technologies (Glen Head, NY, EE. UU. | )https://nirx.net/nirsport | |
| Sistema de adquisición NIRSports2 fNIRS | NIRx Medical Technologies (Glen Head, NY, EE. UU.) | https://nirx.net/nirsport | Tiene dos ópticas de onda continua diferentes (760 y 850 nm), 8 fuentes LED de doble extremo y 8 detectores activos de doble extremo. |
| R | R-project.org (software de código abierto) | https://www.r-project.org/ | |
| Tapa de corte estándar, color negro para hasta 128 soportes. | Easycap GmbH (Wö rthsee, Alemania) | https://www.easycap.de/ Máquina de | |
| Rehabilitación Asistida (ARM) Vivax | Vivax Ltda (Sã Paulo, Brasil) | https://vivaxbr.com/home/ | Es un robot portátil diseñado para brindar rehabilitación de extremidades inferiores. Tiene un espacio de trabajo accesible en 3D y es compacto y liviano, con un peso de aproximadamente 35 libras, lo que facilita su transporte e instalación. |
Referencias
- GBD 2016 Stroke Collaborators. Global, regional, and national burden of stroke, 1990-2016: a systematic analysis for the Global Burden of Disease Study 2016. The Lancet. Neurology. 18 (5), 439-458 (2019).
- GBD 2019 Stroke Collaborators.
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Reimpresiones y permisos
