Desarrollo de un novedoso programa de rehabilitación orientado a tareas utilizando una mano robótica de exoesqueleto bimanual

Este protocolo de entrenamiento orientado a tareas asistido por robot fue desarrollado para pacientes con disfunción de la mano causada por déficits neurológicos. Nuestro protocolo es el primero en integrar un programa de formación orientado a tareas con una mano robótica para la rehabilitación de la función manual y el primero en investigar la viabilidad y la aceptabilidad del protocolo. Hemos diseñado objetos especializados que pueden ser manipulados mediante el protocolo de entrenamiento.

A continuación, nuestro sistema de mano robótica se puede aplicar al entrenamiento de movimiento bimanual. Demostrando el procedimiento serán Yi-Mei Chen y Szu-Shen Lai, terapeutas ocupacionales de mi departamento. Antes de comenzar el análisis, coloque el sensor en la mano no afectada del sujeto y utilice la cinta de gancho y bucle para asegurar la muñeca.

Utilice una almohadilla limpia para envolver la mano afectada y fije de forma segura la cinta de gancho y bucle. Afloje el mecanismo del pulgar de la mano del exoesqueleto para permitir el ajuste del ángulo de apertura del pulgar, y coloque la mano afectada en la mano del exoesqueleto. Fije el gancho y el lazo a la palma a través del anillo de fijación.

Después de eso, sujeta los dedos uno por uno, comenzando con el dedo índice y terminando con el pulgar. Fije la cinta de gancho y bucle paralela a la muñeca a través del anillo de fijación y ajuste el pulgar a un ángulo cómodo. A continuación, apriete el mecanismo del pulgar.

Para configurar la caja de control, inserte el cable para la mano de exoesqueleto e inserte el cable para el guante del sensor. Inserte ambos conjuntos de cables en el zócalo de la caja de control e inserte el cable de alimentación en la caja de control. A continuación, conecte el cable de alimentación a una toma de corriente con la tensión correcta.

Cuando el sistema y el sujeto estén listos, cambie a la caja de control y establezca el modo en Cinco dedos para permitir que la mano del exoesqueleto mueva los dedos del sujeto pasivamente. Pida al sujeto que realice una tarea de agarre y liberación guiada por la mano del exoesqueleto durante 2,5 minutos. Cambie el modo a Un solo dedo.

Luego, deje que la mano del exoesqueleto mueva los dedos del sujeto individual y pasivamente mientras el sujeto extiende y retrae los dedos individuales durante 2,5 minutos. Para una sesión de movimiento bimanual asistida por robot, cambie el modo a Espejo para permitir el movimiento de la mano no afectada usando el guante del sensor para controlar los movimientos de la mano del exoesqueleto. Para llevar a cabo un ensayo de la capacidad del sujeto para manipular objetos utilizando el sistema de mano robótica, ajuste la mano del exoesqueleto a la mano no afectada del sujeto y el guante del sensor a la mano no afectada como se acaba de demostrar, y coloque un cabestrillo debajo del codo del sujeto y la mano de exoesqueleto para apoyar el brazo afectado.

A continuación, realice una sesión de calentamiento como se acaba de demostrar. Después del calentamiento, utilice el sistema de mano robótica durante cinco minutos para demostrar cómo manipular los objetos diseñados, incluyendo el uso de la prehensión palmar para recoger la clavija, una prehensión lateral para recoger el cubo rectangular, un mandril de tres puntos para recoger el cubo, un agarre esférico para recoger la pelota, y un agarre cilíndrico para recoger la barra cilíndrica. Después de la demostración, coloque dos bases bilateralmente delante de las manos del sujeto y coloque los objetos en la parte superior de una base para ayudar en su manipulación.

Pida al sujeto que utilice el sistema de mano robótico para agarrar cada objeto 20 veces al día durante tres días consecutivos, comenzando en el área de la base y levantando, moviéndose y liberando cada objeto en la línea media mientras monitorea y registra la tasa de éxito para cada intento. En este análisis representativo, se evaluaron tres sujetos sanos y tres sujetos post-accidente cerebrovascular. La edad media del grupo sano fue de 28 años, mientras que la edad media del grupo de pacientes fue de 49 años.

También se obtuvieron puntuaciones de Mini-Mental State Examination, Fugl-Meyer Assessment, Modified Ashworth Scale y Brunnstrom stage scores para cada paciente. Los sujetos del grupo sano manipularon perfectamente todos los objetos con y sin el sistema de mano robótica, con una tasa media de éxito del 100% para cada tarea. Todos los pacientes, sin embargo, mostraron dificultades para manipular los objetos sin el sistema de mano robótica, demostrando una tasa de éxito del 0% para todos los objetos.

Por el contrario, todas las tasas de éxito del paciente aumentaron significativamente cuando se utilizó el sistema robótico de manos, acercándose a tasas similares a las observadas en sujetos sanos, apoyando la viabilidad de utilizar el sistema robótico de manos en pacientes con accidente cerebrovascular. Recuerde a los sujetos que se concentren en el control del movimiento de sus manos bilaterales durante el entrenamiento de movimiento bimanual, asegurándose de que los patrones de agarre en los objetos son correctos. Después de este procedimiento, se requiere un ensayo controlado aleatorio para determinar los efectos terapéuticos del protocolo de entrenamiento.

Usando esta técnica, los investigadores pueden programar protocolos de rehabilitación con movimiento delicado de los dedos para la disfunción severa de la mano y pueden explorar los efectos sobre la neuroplasticidad cerebral y los resultados funcionales.