Un protocolo de rehabilitación estructurado para Mejorar Multifuncional protésica Control: Un estudio de caso

El objetivo general de este procedimiento es entrenar a las personas amputadas de extremidades superiores para que utilicen prótesis avanzadas. Esto se logra mediante el uso de estrategias de aprendizaje inherentes a los amputados para guiar la rehabilitación. El primer paso es hacer que el paciente imite y repita los movimientos realizados por un demostrador.

A continuación, el paciente se conecta a un sistema informático para reforzar el aprendizaje y entrenar algoritmos para el control protésico. El paso final es que el paciente controle de forma independiente una prótesis avanzada. En última instancia, el entrenamiento estructurado en rehabilitación se utiliza para demostrar que el uso de estrategias de aprendizaje inherentes a los amputados mejora el control protésico avanzado.

Así que tuve la idea de este método por primera vez cuando intentamos entrenar a un amputado para controlar una extremidad protésica avanzada. Desafortunadamente, los métodos de reconocimiento de patrones existentes no eran efectivos. La demostración visual de este método es crucial, ya que el método en sí es totalmente visual, y es importante que los médicos y los ingenieros lo tengan en cuenta al entrenar a los pacientes y no sólo a los algoritmos.

Comience colocando un encaje y una prótesis personalizados para el participante. Calibrar el hardware protésico y utilizar los datos de calibración recopilados para el control protésico. Sin embargo, indíquele que realizará ocho acciones, que incluyen un estado de reposo con la extremidad protésica que permitirá el control de un objetivo visual en la pantalla de una computadora.

Muestre una imagen estática del movimiento en la pantalla y pida al participante que siga una señal visual. A continuación, muestre al participante los gráficos polares únicos y específicos que corresponden a sus patrones de electromiografía o EMG. Anime al participante a seguir la señal visual señalando la pantalla.

Repita la tarea tres veces con diferentes posiciones de brazos. Relajado, relajado, alcanzando al frente y extendiendo la mano al través. Para mejorar el entrenamiento del sistema, complete las ocho acciones y los tres niveles de fuerza para cada posición del brazo para recopilar un total de 72 muestras individuales de entrenamiento del sistema.

Una vez finalizado el entrenamiento, utilice los conjuntos de datos de entrenamiento de esta sesión para calibrar y ajustar la prótesis para que el participante pueda practicar el control en tiempo real. Permitir que el participante controle la prótesis mediante un control proporcional secuencial o un movimiento a la vez con la velocidad del dispositivo proporcional a los niveles de contracciones musculares. Una vez que cada una de las ocho acciones se realiza de manera repetible y confiable, cambie el esquema de control a control proporcional y simultáneo, permitiendo más de un movimiento de la muñeca a la vez.

Luego, pida al participante que practique tareas sencillas, como levantar un objeto simple y colocarlo de lado. Permita dos horas de descanso. Antes de completar la evaluación de resultados, evalúe el desempeño del participante utilizando el procedimiento de evaluación manual de Southampton o la medida de resultados SHA.

Compare las puntuaciones SHAP con una medida de referencia utilizando la prótesis estándar del participante. Asegúrese de que el participante no tenga acceso a la prótesis personalizada y a los algoritmos de control después de la finalización de la sesión ingenua. Tres meses después de la sesión ingenua realizada, la sesión de entrenamiento estructurado estructura la sesión de entrenamiento en el siguiente orden, imitación, repetición, refuerzo y control protésico.

Para la imitación, indique al participante que imite directamente las ocho acciones deseadas realizadas por el demostrador en tiempo real. Para hacer esto, siéntese al participante en un ángulo de 45 grados con respecto al demostrador y proporcione una vista sin obstrucciones de la mano del demostrador que coincida con el lado afectado del participante. Ejecuta cada acción durante tres segundos.

Para la repetición. Pida al participante que repita la acción que ha sido imitada 10 veces durante 30 segundos. Sin ninguna señal visual, observe la actividad EMG correspondiente representada por los gráficos polares de cada movimiento.

Luego, para reforzar, presente al participante una retroalimentación visual de sus ocho acciones, exactamente como se vio en la sesión ingenua. Pida al participante que realice las acciones mientras visualiza los gráficos polares en tiempo real con superposiciones de movimiento grabadas para reforzar el aprendizaje. Asegúrese de que el entrenamiento de refuerzo sea exactamente el mismo que el entrenamiento dado durante la sesión ingenua.

Una vez finalizado el entrenamiento, utilice los conjuntos de datos de entrenamiento de esta sesión para calibrar y ajustar la prótesis para que el participante pueda practicar el control en tiempo real. Permitir que el participante controle libremente la prótesis mediante un control proporcional secuencial o un movimiento a la vez con la velocidad del dispositivo proporcional a los niveles de contracciones musculares. Una vez que cada una de las ocho acciones se realiza de manera repetible y confiable, cambie el esquema de control a control proporcional y simultáneo, permitiendo más de un movimiento de la muñeca a la vez, haga que el participante practique tareas simples como levantar un objeto simple y colocarlo de lado.

Permita 24 horas de descanso antes de completar la evaluación de resultados. Por último, evalúe el rendimiento del participante utilizando la medida de resultados del shap. Compare las puntuaciones SHAP con una medida de referencia utilizando la prótesis estándar del participante.

Este protocolo describe un método de rehabilitación estructurado, que incluye estrategias de aprendizaje por imitación, repetición y refuerzo para mejorar el control protésico multifuncional. Aquí se comparan las puntuaciones SHAP entre la sesión ingenua de referencia y la sesión de entrenamiento estructurado. Los resultados de la prueba de resultados shap mostraron que las mayores mejoras se produjeron durante las tareas que utilizaron movimientos de flexión y extensión de la muñeca, que este nuevo esquema de control y prótesis personalizada proporcionaron sobre la prótesis estándar del participante.

Después de este procedimiento, las personas con amputaciones de extremidades superiores pueden aprender rápidamente a controlar los movimientos simultáneos de una prótesis avanzada mientras mantienen la seguridad del control proporcional tradicional en todos los movimientos.