Name: Une machine à interface humaine Intégration de capteurs à faible coût avec un système de stimulation neuromusculaire électrique pour post-AVC Solde Réhabilitation (Vidéo) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-04-12T13:00:00.000+00:00
Duration: 11 min 6 s
Description: Découvrez une interface homme-machine à faible coût pour la rééducation de l'équilibre post-AVC utilisant des capteurs MoBI et la stimulation neuromusculaire électrique. Cette méthode innovante améliore l'accessibilité thérapeutique.

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Programme de recherche menée dans le cadre de la Commission mixte visé dans l&#39;information et de la communication scientifique et de la technologie - STIC, soutenue par le CNRS, l&#39;Inria et l&#39;heure d&#39;été, sous l&#39;égide de CEFIPRA. Les auteurs tiennent à souligner l&#39;appui des étudiants, en particulier Rahima Sidiboulenouar, Rishabh Sehgal et gore Aggarwal, vers le développement de l&#39;installation expérimentale.

Remarque: Le pipeline logiciel HMI a été développé sur la base disponible gratuitement le logiciel open-source et hors-the-shelf capteurs de jeux vidéo à faible coût (détails disponibles à: https://team.inria.fr/nphys4nrehab/software/ et https: //github.com/NeuroPhys4NeuroRehab/JoVE). Le pipeline de logiciel HMI est prévu pour la collecte de données au cours d&#39; une tâche de portée fonctionnelle modifiée (mFRT) 21 dans une plate - forme de jeu en fonction VR pour la thérapie de l&#39; équilibre visuomoteur (VBT) 8. La figure 2a montre la configuration de diagnostic de suivi d&#39;oeil où les caractéristiques du regard sont extraits hors ligne pour la quantification de post-AVC fonction résiduelle de sorte que la rétroaction visuelle en VR peut être personnalisé en conséquence. La figure 2b montre le montage expérimental pour VBT. <img alt="Figure 2" src="/files/ftp_upload/52394/52394fig2.jpg" /> Figure 2: ( <strong&gt; a) Représentation schématique de la machine-interface humaine pour l&#39;évaluation de post-AVC mouvements poursuite oculaires. (B) Représentation schématique de la machine-interface humaine où l&#39;interface du logiciel intègre des capteurs Biosignal et la capture de mouvement pour enregistrer des données d&#39;imagerie cérébrale / corps mobiles avec système neuromusculaire de stimulation électrique (NMES) et la stimulation électrique sensorielle (SES) pour la post-AVC NMES / SES-assistée thérapie équilibre visuomoteur. NMES: neuromusculaire électrique Stimulation, SES: Sensory stimulation électrique, EMG: électromyogramme, EEG: électroencéphalogramme, EOG: électrooculogramme, CoP: centre de pression, PC: Personal Computer. Reproduit de 8 et 37. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52394/52394fig2large.jpg" target="_blank">S&#39;il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.</a> Installation 1. Logiciel pour mobile Cerveau / Imaging Body Pendant VBT <ol><li> Installation des pilotes pour le Cap Mouvementture (procédures d&#39;installation fournies au https://code.google.com/p/labstreaminglayer/wiki/KinectMocap) <ol><li> Télécharger et installer Kinect Runtime http://go.microsoft.com/fwlink/?LinkId=253187 (capteur de capture de mouvement ne doit pas être branché sur un des ports USB sur l&#39;ordinateur). </li><li> Branchez le détecteur de mouvement de capture alimenté dans un port USB via le câble d&#39;interface. Les pilotes se chargeront automatiquement. </li></ol></li><li> Installation des pilotes pour le Tracker Sensor Eye (procédures d&#39;installation fournies au <a href="http://github.com/esdalmaijer/EyeTribe-Toolbox-for-Matlab">http://github.com/esdalmaijer/EyeTribe-Toolbox-for-Matlab</a> ) <ol><li> Téléchargez le logiciel de http://theeyetribe.com, lancer l&#39;application et de lancer l&#39;application à installer le logiciel (capteur Eye Tracker ne doit pas être branché sur un des ports USB sur l&#39;ordinateur). </li><li> Branchez le Tracker capteur Eye alimenté et les pilotes se chargeront automatiquement. </li></ol></li><li> Insttous les pilotes pour la Balance Board (procédures d&#39;installation fournies au (procédures d&#39;installation fournies au http://www.colorado.edu/intphys/neuromechanics/cu_wii.html) <ol><li> Télécharger et extraire CU_WiiBB.zip de http://www.colorado.edu/intphys/neuromechanics/CU_WiiBB.zip </li><li> Copiez le dossier WiiLab à la norme répertoire Program Files de système d&#39;exploitation Microsoft Windows. </li><li> Ouvrez le dossier WiiLab dans le répertoire Program Files et exécuter en tant qu&#39;administrateur du fichier InstallWiiLab.bat Installer la Balance Board. </li></ol></li><li> Installation des pilotes pour EEG / EOG (procédures d&#39;installation fournies au http://openvibe.inria.fr/how-to-connect-emotiv-epoc-with-openvibe/) <ol><li> Téléchargez et installez Emotiv SDK de http://www.emotiv.com/apps/sdk/209/ </li><li> Téléchargez et installez le serveur OpenViBE Acquisition avec labstreaminglayer (LSL) de https://code.google.com/p/labstreaminglayer/downloads/detail?name=OVAS-withLSL-0.14.3-3350-svn.zip pour distribuée multi-soiRNDS le transport du signal, la synchronisation et la collecte de données système (procédures d&#39;installation fournies au https://code.google.com/p/labstreaminglayer/). </li></ol></li><li> Installez les pilotes pour le NMES stimulateur commercial (détails à http://www.vivaltis.com/gammes/phenix/phenix-usb-neo-50-554-1.html#content). </li></ol> 2. Faible coût du capteur Placement pour Mobile Cerveau / Imaging corporel (MOBI): L&#39;Open source HMI Software Pipeline Fournit mobile Cerveau / Imagerie corporel (MOBI) 19 avec Low-Cost Off-the-Shelf Capteurs (Figure 2b) qui peut être adapté à d&#39;autres programmes de formation d&#39;agilité. <ol><li> Évaluation visuelle pour MOBI: <ol><li> Commence par l&#39;obtention d&#39;un écran de projection pour afficher le biofeedback visuel à l&#39;une des extrémités de la pièce (la distance de l&#39;objet de 0,6 m recommandé). </li><li> Réglez la hauteur de sorte que le centre de l&#39;écran sera au niveau des yeux des sujets. </li></ol></li><li> Motion Capture pour MOBI: <ol><li> Placez le mouvement capture capteur en face de l&#39;écran de projection, et le diriger vers le volume de capture de mouvement. </li><li> Vérifiez que le volume de capture de mouvement est de 1,5 m à 2,5 m en face du capteur de capture de mouvement. </li></ol></li><li> Balance Board Placement pour MOBI: <ol><li> Placez la Balance Board sur le sol, à environ 2,0 m du capteur de capture de mouvement. </li><li> Laissez suffisamment de place autour de la Balance Board pour assurer un mouvement complet du corps (pendant la tâche de portée fonctionnelle modifiée 21). </li></ol></li><li> EEG / EMG / Capteur EOG Placement pour Mobi <ol><li> Demandez au sujet de s&#39;asseoir sur une chaise face à la capture de mouvement et avec leurs pieds sur la Balance Board. </li><li> Placez l&#39;enregistrement (EMG) stimulation cum (NMES / SES) électrodes bilatéralement sur les Medial Gastrocnemius (MG) et jambier antérieur (TA) muscles du sujet. Ensuite, connectez-les au stimulateur électrique sans fil du système (NMES / SES). </li><li> Placez l&#39;électroencéphalogramme (EEG) cap sur le sujets la tête suite à l&#39;international 10 - système 20. Ensuite, placez les électrodes EEG avec de la pâte conductrice à -Fz, C3, Cz, C4, P3, Pz, P4, PO7, Oz, PO8 - avant de les connecter au casque EEG sans fil. </li><li> Placez deux électrodes EEG avec pâte conductrice au-dessus et au-dessous un des yeux pour EOG vertical et mettre deux électrodes avec une pâte conductrice à l&#39;angle externe de chaque oeil pour EOG horizontal. (Note: Dans le cas où le capteur Eye Tracker est pas utilisé dans le sujet post-AVC EOG alors bilatérale est préférable). </li><li> Placez deux électrodes EEG sur earlobes comme électrodes de référence. </li></ol></li></ol> 3. Eye Tracker Based Évaluation de post-AVC mouvements oculaires Pursuit <ol><li> Demandez au sujet de rester avec le menton appuyé confortablement sur le Chin-Repos réglable en hauteur. Ensuite, augmenter le moniteur de l&#39; ordinateur à une hauteur convenable telle que les yeux sont à peu près face au centre de l&#39;écran d&#39;ordinateur (Figure 2a). </li><li> Placez le Eye Tracker r<html> oughly 50 cm de la Chin-Rest et demander au sujet de regarder droit sur l&#39;écran d&#39;ordinateur pour les repères visuels. </li><li> Exécutez EyeTribeWinUI.exe dans le dossier &#39;SmartEye&#39; pour étalonner le capteur Eye Tracker. Le sujet sera invité à examiner les différentes cibles sur l&#39;écran du PC pour environ 2 secondes chacun. Un processus d&#39;étalonnage de l&#39;utilisateur typique prend environ 20 secondes pour terminer. Le (x, y) les coordonnées du point de regard du sujet sont enregistrées pour les différentes cibles indicé pour l&#39;étalonnage. </li><li> Run &#39;Visual_Stimulus.exe&#39; dans le dossier SmartEye pour exécuter l&#39;interface de réalité virtuelle basée. Par la suite exécuter le programme &#39;SmartEye.exe&#39; présent dans le dossier &#39;SmartEye&#39; pour acquérir les données du regard des sujets qui est synchronisé avec la tâche basée sur la réalité virtuelle. Ces données seront utilisées pour l&#39;évaluation de mouvement poursuite oculaire post-AVC. </li></ol>2394fig3.jpg &quot;/&gt; Figure 3: (a) Cursor qui représente le centre de pression (CoP) qui doit être volitionally conduit à la cible indicé au cours du traitement de l&#39; équilibre visuomoteur, (b) protocole de thérapie équilibre visuomotrice où le sujet dirige le curseur de l&#39; ordinateur à un périphérique cible entraîné par généré volitionally excursions CoP. La réinitialisation peut être assisté avec neuromusculaire stimulation électrique (NMES) et la stimulation électrique sensorielle (SES), (c) Montage expérimental pour visuellement indicé thérapie équilibre visuomoteur. Reproduit de 8 et 37. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52394/52394fig3large.jpg" target="_blank">S&#39;il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.</a> 4. NMES / SES-Assisted visuomotrice Équilibre Therapy (VBT) sous Mobi <ol><li> Branchez l&#39;oeil-tracker et équilibrer capteurs embarqués à l&#39;ordinateur de rétroaction visuelle (Figurer 2). <ol><li> Assurez-vous que le capteur Eye Tracker est allumé, connecté à l&#39;ordinateur, et qu&#39;il a pleinement démarré. Démarrez le &#39;EyeTribe server.exe&#39; et &#39;EyeTribeWinUI.exe&#39; disponible dans le dossier &#39;VBT&#39; (voir les étapes 1.3). </li><li> Assurez-vous que le capteur Balance Board est sous tension. Ensuite, appuyez sur le bouton sur le capteur Balance Board pour rendre la télécommande découvrable dans le menu. Ensuite, cliquez sur l&#39;icône Afficher ou masquer dans la barre des tâches du système et cliquez sur l&#39;icône de l&#39;appareil Bluetooth. Ensuite, cliquez sur l&#39;option «Ajouter un périphérique &#39;et coupler le capteur Balance Board comme un périphérique Bluetooth sans utiliser le code à l&#39;ordinateur de rétroaction visuelle. Une fois que le capteur Balance Board est connecté à l&#39;ordinateur de rétroaction visuelle, ouvrez le dossier &#39;VBT&#39; et exécutez le fichier WiiBBinterface.m pour établir l&#39;interface de capteur Matlab- Balance Board (voir les étapes 1.6). </li><li> Assurez-vous que le capteur de Motion Capture est allumé, connecté à l&#39;ordinateur et qu&#39;ila pleinement démarré (il y a une LED verte sur la face avant). Ouvrez le dossier LSL et démarrer le logiciel «Mocap» pour commencer la diffusion des données de capteurs de capture de mouvement (voir les étapes 1.6). </li><li> Assurez-vous que les systèmes d&#39;acquisition de données EEG / EOG sont sous tension. Ensuite, double-cliquez sur le OpenViBE-acquisition-server-withlsl.cmd disponible dans le dossier LSL (voir les étapes 1.6). Dans le menu, sélectionnez le matériel capteur respectif (ie, «Emotiv EPOC») et configurer le module, si nécessaire, en cliquant sur ​​les «Propriétés du pilote». Ensuite, cliquez sur «Connect», puis cliquez sur &#39;Play&#39; pour démarrer le serveur d&#39;acquisition. </li></ol></li><li> Calibrer les capteurs pour VBT <ol><li> Demandez à la post-AVC sous réserve de se tenir debout sur la Balance Board avec harnais de sécurité (et soutien partiel de poids corporel, si nécessaire). </li><li> Définir un niveau de NMES de base minimum (largeur d&#39; impulsion et le niveau actuel) nécessaire pour se tenir debout selon l&#39;observation clinique (ie.,Support de poids corporel zéro) 22. Pour régler le niveau de référence NMES minimum, on peut régler la fréquence de stimulation à 20 Hz, puis augmenter la largeur d&#39;impulsion et / ou niveau actuel jusqu&#39;à debout est atteint. Ici, NMES des extenseurs du genou est nécessaire pour générer suffisamment de couple pour empêcher le voilement du genou. </li><li> Demandez au sujet d&#39;effectuer divers mouvements de portée qui affecte CoM et CoP emplacement. </li><li> Exécutez le programme «CalibSensors.m» disponible dans le dossier &#39;DataCollect&#39; afin de recueillir des données d&#39;étalonnage multi-capteurs alors que le sujet effectue divers maximaux mouvements d&#39;auto-initiés de portée dans des directions différentes qui affectent le centre de masse (CoM) et centre de pression (CoP) emplacement sur la rétroaction visuelle. </li></ol></li></ol> 5. Multi-capteur Collecte de données de capteurs à faible coût Pendant VBT (Figure 2b) <ol><li> Exécutez le programme &#39;CollectBaseline.m&#39; dans le dossier &#39;DataCollect&#39; pour recueillir repos base-state, yeux ouverts, les données multi-capteurs en demandant au sujet de rester immobile pendant 2 minutes tout en regardant directement la cible de CoP sur le moniteur du PC (Figure 3a). </li><li> Connectez la sortie vidéo de l&#39;ordinateur de rétroaction visuelle à l&#39;écran de projection et exécutez le fichier SmartEyeVRTasks.exe dans le dossier &#39;VBT&#39; dans l&#39;ordinateur de retour visuel pour lancer le SmartEyeVRTasks GUI. En outre, exécuter le programme &#39;CollectVBT.m&#39; dans le dossier &#39;DataCollect&#39; pour recueillir des données de capteurs pendant VBT. <ol><li> De debout, dite phase &quot;hold Central&quot;, demandez au sujet de diriger le curseur, entraîné par la CoP, aussi vite que possible vers l&#39; objectif périphérique présenté au hasard comme indicé par rétroaction visuelle (Figure 3b). </li><li> Après cette phase &#39;Move&#39;, demandez au sujet de tenir le curseur à l&#39;emplacement cible pendant 1 sec pendant la phase &quot;hold périphérique&quot;. </li><li> Suite à la «prise périphérique« phase, le curseur &quot;<html> ; Reset &#39;vers le centre lorsque le sujet a besoin de revenir à la position debout verticale - la «position de maintien centrale. NMES / SES est déclenché pour le muscle lorsque son niveau EMG passe au-dessus d&#39;un seuil fixé pour aider l&#39;effort volontaire nécessaire pour retourner la CoP à la position «hold Central». Remarque: La difficulté du mFRT peut être augmentée en diminuant le gain, <img alt="L&#39;équation 1" src="/files/ftp_upload/52394/52394eq1.jpg" /> Ou en augmentant la variance du bruit, <img alt="équation 2" src="/files/ftp_upload/52394/52394eq2.jpg" /> , Dans la gamme possible des sujets spécifiques: <img alt="l&#39;équation 3" src="/files/ftp_upload/52394/52394eq3.jpg" /> où les excursions de la CoP, <img alt="l&#39;équation 4" src="/files/ftp_upload/52394/52394eq4.jpg" /> , Conduire le curseur de l&#39;ordinateur, <img alt="l&#39;équation 5" src="/files/ftp_upload/52394/52394eq5.jpg" /> , Dans le temps discrétisé, <img alt="L&#39;équation 6" src="/files/ftp_upload/52394/52394eq6.jpg" /> , Avec le temps à pas,le 7 &quot;src =&quot; / files / ftp_upload / 52394 / 52394eq7.jpg &quot;/&gt;. </li></ol></li></ol>

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</ol>

Les auteurs ont rien à révéler.

Un outil à faible coût cliniquement valide simple à utiliser, pour le mouvement et l&#39;équilibre thérapeutique sera un changement de paradigme pour neuroréadaptation dans un milieu à faibles ressources. Il est susceptible d&#39;avoir un impact social très élevé puisque les troubles neurologiques comme les accidents vasculaires cérébraux augmenter considérablement à l&#39; avenir en raison du vieillissement de la population mondiale 2. Il est, par conséquent, un besoin urgent de tirer parti de systèmes physi...

Un épisode de dysfonctionnement neurologique causé par cérébrale focale, de la moelle, ou un infarctus rétinien est appelé AVC 1. L&#39; AVC est un problème de santé mondial et quatrième principale cause d&#39;invalidité dans le monde entier 1. Dans des pays comme l&#39; Inde et la Chine, les deux pays les plus peuplés du monde, le handicap neurologique due à un AVC est étiqueté comme épidémie cachée 2. Une des complications médicales les plus courantes après un accident vasculaire cérébral sont les chutes avec une incidence déclarée de jusqu&#39;à 73% dans le post-AVC première année 3. La chute post-AVC est multifactorielle et comprend les deux facteurs de la colonne vertébrale et supraspinales comme l&#39; équilibre et la négligence visuospatial 4. Un examen par Geurts et ses collègues 5 identifiés 1) multi-directionnellement diminuée du poids maximal se déplacer pendant debout bipède, 2) vitesse lente, 3) l&#39; imprécision directionnelle, et 4) de petites amplitudes de déplacement de poids frontal plan sous-maximal simples et cycliques comme l&#39;équilibre facteurs de chute risk. L&#39;incidence sur les activités de la vie quotidienne peut être importante puisque les travaux antérieurs ont montré que l&#39; équilibre est associé à la capacité ambulatoire et à l&#39; indépendance de la fonction motrice brute 5, 6. En outre, Geurts et ses collègues 5 ont suggéré que l&#39; intégration surépineux multisensorielle (et coordination musculaire 7) en plus de la force musculaire est essentiel pour la récupération de l&#39; équilibre qui fait défaut dans les protocoles actuels. Vers l&#39; intégration multisensorielle, notre hypothèse 8 sur volitionally conduit électrothérapie non-invasive (NMES / SES) est que ce comportement adaptatif peut être façonné et facilitée par la modulation de la perception active des entrées sensorielles pendant le mouvement NMES / SES-assistée du membre affecté de telle sorte que la cerveau peut incorporer cette rétroaction en sortie de mouvement ultérieur par recrutement voies motrices alternatives 9, si nécessaire. Pour atteindre volitionally entraîné la formation de l&#39;équilibre NMES / SES-assistée dans une ressource-poor réglage, un homme-machine interface à faible coût (HMI) a été développé en tirant parti de la disposition des logiciels open-source et les progrès récents dans le off-the-shelf technologie de capteur de jeu vidéo pour biofeedback visuo-auditive. NMES implique une stimulation électrique coordonnée des nerfs et des muscles qui a été montré pour améliorer la force musculaire et de réduire la spasticité 10. En outre, SES implique la stimulation des nerfs sensoriels en courant électrique pour évoquer des sensations où le travail préliminaire publiée 11 a montré que la stimulation subsensory appliquée sur les muscles jambiers antérieurs seul est efficace pour atténuer le balancement postural. Ici, l&#39;IHM rendra possible l&#39;intégration sensori-motrice au cours de post-AVC thérapie équilibre interactif où volitionally-driven NMES / SES pour les muscles de la cheville va agir comme un amplificateur musculaire (avec NMES), ainsi que d&#39;améliorer la rétroaction afférences (avec SES) pour aider les stratégies de la cheville en bonne santé 12,13,14 pour maintenir la position verticale pendant balancements posturaux. C&#39;estsur la base de l&#39;hypothèse présentée dans Dutta et al. 8 , qu&#39;une excitabilité cortico accrue des muscles de la cheville pertinentes effectuées par l&#39; intermédiaire d&#39; électrothérapie non-invasive peut prêter à une modulation surépineux améliorée de la rigidité de la cheville. En effet, les travaux antérieurs ont montré que NMES / SES provoque des changements durables dans l&#39; excitabilité cortico, probablement en raison du moteur de co-activation et les fibres sensorielles 15,16. En outre, Khaslavskaia et Sinkjaer 17 ont montré chez l&#39; homme que le moteur concurrent corticale entraînement présente au moment de NMES / SES améliorée moteur cortical excitabilité. Par conséquent, volitionally-driven NMES / SES peut induire neuroplasticité à court terme dans les réflexes spinaux (par exemple, réciproque Ia inhibition 17) où les neurones cortico qui projettent par voies descendantes à un pool de motoneurones donné peuvent inhiber la piscine des motoneurones antagonistes via interneurones Ia-inhibitrices dans les humains 18, comme représenté sur la figure 1, vers un oparadigme de conditionnement perant (voir Dutta et al. 8). <img alt="Figure 1" src="/files/ftp_upload/52394/52394fig1.jpg" /> Figure 1: Le concept (. Détails à Dutta 21 et al) interface homme - machine sous - jacente interactive (IHM) pour conduire le centre de pression (CoP) curseur sur la cible indicé pour améliorer la coordination de la cheville musculaire sous stimulation électrique neuromusculaire volitionally entraîné (NMES) Assistée thérapie équilibre visuomoteur EEG:. électroencéphalographie, MN: α-motoneurone, IN: interneurones Ia-inhibitrice, EMG: électromyogramme, DRG: dorsale ganglion de la racine. Reproduit de 8 et 37. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52394/52394fig1large.jpg" target="_blank">S&#39;il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.</a> Le antéro-postérieur (AP) déplacements dans le centre de masse (CoM) sont effectuéespar plantaires de la cheville (comme médiale gastrocnémiens et soléaire) et dorsifléchisseurs (tels que le muscle jambier antérieur), alors que médio-latéral (ML) les déplacements sont effectués par des inverseurs de cheville (tels que le muscle jambier antérieur) et éverseurs (comme long péronier et brevis muscles). Par conséquent, les déficiences de la cheville liés à l&#39;AVC, y compris la faiblesse de la cheville fléchisseur muscles et augmentation de la spasticité de la cheville plantarflexor muscles conduisent à un contrôle postural avec facultés affaiblies. Ici, les programmes de formation d&#39;agilité 6 peut être mis à profit dans une réalité virtuelle (VR) plate - forme de jeu basé sur ce défi équilibre dynamique où les tâches sont progressivement accrus en difficulté qui peut être plus efficace que les étirements statiques / programme d&#39;exercice de poids-décalage dans la prévention des chutes 6. Par exemple, les sujets peuvent effectuer des volitionally conduit NMES / SES AP assisté et les déplacements ML lors d&#39;une tâche d&#39;équilibre visuomoteur dynamique où la difficulté peut être progressivement augmentée jusqu&#39;à ameliorate post-AVC des problèmes de contrôle spécifiques à la cheville dans le poids de décalage pendant debout bipède. Vers volitionally entraîné NMES / SES thérapie équilibre assisté dans un cadre de ressources limitées, nous présentons un faible coût HMI Mobile Cerveau / Imaging corporel (MOBI) 19, vers biofeedback visuo-auditive qui peut également être utilisé pour la collecte de données à partir de faible capteurs de coûts pour l&#39; exploration de données hors ligne dans Mobilab (voir Ojeda et al. 20).

<table><tbody><tr><td>Stimulateur NMES</td><td>Vivaltis, France</td><td>PhenixUSBNeo</td><td>Stimulateur NMES avec capteur EMG (Figure 2b)</td></tr><tr><td>Balance Board</td><td>Nintendo, États-Unis</td><td>Wii Balance Board</td><td>Balance Board (Figure 2b)</td></tr><tr><td>Motion Capture</td><td>Microsoft, États-Unis</td><td>XBOX-360 Kinect</td><td>Motion Capture (Figure 2b)</td></tr><tr><td>Eye Tracker&nbsp ;</td><td>Eye Tribe</td><td>The Eye Tribe</td><td>SmartEye Tracker (Figure 2a)</td></tr><tr><td>Système d’acquisition de données EEG</td><td>Emotiv, Australie</td><td>Casque EEG sans fil Emotiv Neuroheadset (Figure 2b)</td><td></td></tr><tr><td>Électrode passive EEG</td><td>Olimex</td><td>EEG-PE</td><td>EEG électrode passive pour EOG et références (nombre de 6) (Figure 2b)</td></tr><tr><td>Électrode active EEG</td><td>Olimex</td><td>EEG-AE</td><td>EEG (nombre de 10) (Figure 2b)</td></tr><tr><td>Ordinateur avec écran PC</td><td>Traitement des</td> données Dell <td></td><td>et retour visuel (Figure 2)</td></tr><tr><td>Logiciels, électrodes EMG, électrodes NMES et câbles</td><td></td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

une machine à interface humaine intégration de capteurs à faible coût avec un système de stimulation neuromusculaire électrique pour post-avc solde réhabilitation

A Human-machine-interface Integrating Low-cost Sensors with a Neuromuscular Electrical Stimulation System for Post-stroke Balance Rehabilitation

Un AVC est causé quand une artère transportant le sang du cœur vers une zone dans le cerveau éclate ou un caillot obstrue le flux sanguin vers le cerveau empêchant ainsi l&#39;apport d&#39;oxygène et de nutriments. Environ la moitié des survivants d&#39;un AVC sont laissés avec un certain degré d&#39;invalidité. Des méthodologies innovantes pour neuroréadaptation réparatrice sont nécessaires de toute urgence pour réduire l&#39;invalidité à long terme. La capacité du système nerveux à réorganiser sa structure, la fonction et les connexions en réponse à des stimuli intrinsèques ou extrinsèques est appelée neuroplasticité. Neuroplasticité est impliqué dans la post-AVC troubles fonctionnels, mais aussi dans la réhabilitation. changements neuroplastiques bénéfiques peuvent être facilitées avec l&#39;électrothérapie non-invasive, comme la stimulation neuromusculaire électrique (NMES) et la stimulation électrique sensorielle (SES). NMES implique une stimulation électrique coordonnée des nerfs moteurs et des muscles pour les activer avec des impulsions courtes continues de courant électrique tandis que SES involves stimulation des nerfs sensoriels en courant électrique entraînant des sensations qui varient d&#39;une peine perceptible à très désagréable. Ici, la participation corticale active dans les procédures de réhabilitation peut être facilitée par la conduite du électrothérapie non-invasive avec biosignaux (électromyogramme (EMG), électroencéphalogramme (EEG), électrooculogramme (EOG)) qui représentent perception active et des efforts simultanés volition. Pour atteindre cet objectif dans un contexte de ressources limitées, par exemple, dans les pays à faible revenu et à revenu intermédiaire, nous présentons un faible coût-machine-interface humaine (HMI) en tirant parti des progrès récents dans la technologie de capteur de jeu vidéo off-the-shelf. Dans cet article, nous discutons de l&#39;interface du logiciel open-source qui intègre des capteurs à faible coût off-the-shelf pour biofeedback visuo-auditive avec électrothérapie non-invasive pour aider le contrôle postural pendant la rééducation de l&#39;équilibre. Nous démontrons la preuve de concept sur des volontaires sains.

La figure 4 montre les caractéristiques du regard des yeux qui ont été extraites hors ligne pour la quantification d&#39;une performance valides lors d&#39; une tâche de poursuite lisse. Les caractéristiques suivantes ont été extraits comme indiqué dans le tableau 1: Caractéristique 1 = écart en pourcentage entre la position cible du stimulus et le barycentre des points de fixation des partici...

Une nouvelle interface homme-machine à faible coût pour un système interactif de rééducation de l’équilibre post-AVC est présentée dans cet article. Le système intègre des capteurs prêts à l’emploi à faible coût vers un paradigme d’électrothérapie piloté volontairement. L’interface du logiciel de preuve de concept est démontrée sur des volontaires en bonne santé.

Une machine à interface humaine Intégration de capteurs à faible coût avec un système de stimulation neuromusculaire électrique pour post-AVC Solde Réhabilitation

A stroke is caused when an artery carrying blood from heart to an area in the brain bursts or a clot obstructs the blood flow to brain thereby preventing ...

L'objectif général de cette procédure est d'appliquer la technologie des capteurs de jeux vidéo à une interface homme-machine peu coûteuse destinée à la rééducation de l'équilibre. Cela est réalisé en configurant d'abord le dispositif et les logiciels d'imagerie mobile du cerveau et du corps, ou MoBI. La deuxième étape consiste à placer les capteurs MoBI sur le corps afin de capturer les données physiologiques.Ensuite, un eye-tracker est utilisé pour évaluer les mouvements oculaires de poursuite visuelle après un accident vasculaire cérébral. Le suivi oculaire montrera que les indices liés au regard peuvent aider à préciser les déficits oculomoteurs post-AVC, ce qui peut être pertinent pour planifier une thérapie visuomotrice d'équilibre. Puis, les capteurs destinés à la stimulation électrique neuromusculaire, ou NMES, utilisés lors de la thérapie visuomotrice d'équilibre dans un environnement MoBI, sont calibrés.La dernière étape consiste à recueillir des données multisenseurs provenant de capteurs peu coûteux pendant la thérapie visuomotrice de l'équilibre. Nous étendons cette technologie à la rééducation à domicile destinée aux patients victimes d'AVC souffrant de pertes d'équilibre. Notre système inclut le regard comme base, un double pronostic et un seul spectre du regard, éléments importants dans la thérapie visuomotrice de l'équilibre.Ainsi, cette technologie révolutionnaire saisit comment le système visuel, le système moteur et les systèmes d'équilibre marchent ensemble après un accident vasculaire cérébral et tente de les rééduquer par l'entraînement. En principe, cette technique peut être utilisée dans d'autres affections, telles que le trouble du spectre autistique, les syndromes parkinsoniens, les traumatismes crâniens, ainsi que les troubles psychomoteurs dus à la dépression. Tous peuvent être rééduqués grâce à ce système d'entraînement.Commencez par obtenir un écran de projection pour afficher la bio-rétroaction visuelle. Ajustez la hauteur de manière à ce que le centre de l'écran soit au niveau des yeux du sujet. Ensuite, placez le capteur de capture de mouvement devant l'écran de projection et orientez-le vers le volume de capture de mouvement.Confirmez que le volume de capture de mouvement mesure entre 1,5 mètre et 2,5 mètres devant le capteur de capture de mouvement. Ensuite, placez la planche d'équilibre au sol, à environ 2,0 mètres du capteur de capture de mouvement. Laissez suffisamment d'espace autour de la planche d'équilibre pour garantir des mouvements complets du corps.Pour commencer la mise en place des capteurs pour l'électromyographie, ou EMG, dans le système de NMES, demandez au sujet de s'asseoir sur une chaise. Placez les électrodes d'EMG et de NMES de manière bilatérale sur les muscles gastrocnémien médial et tibial antérieur du sujet. Ensuite, reliez les électrodes au système stimulateur sans fil de NMES.Ensuite, placer le casque d’électroencéphalogramme, ou casque EEG, sur la tête du sujet en suivant le système international 10-20. Utiliser une pâte conductrice pour fixer les électrodes sur le cuir chevelu, comme indiqué ici, avant de les relier au casque EEG sans fil. Placer deux électrodes EEG passives au-dessus et au-dessous d’un œil afin d’enregistrer l’électro-oculogramme vertical, ou EOG.Ajoutez encore deux électrodes sur la périphérie externe de chaque œil pour capter l'EOG horizontale. Enfin, placez deux électrodes EEG passives sur les lobes des oreilles du sujet afin de servir d'électrodes de référence EEG. Commencez par positionner le dispositif de suivi oculaire juste en dessous de l'écran d'ordinateur servant au retour visuel et connectez-le à l'ordinateur de retour visuel à l'aide d'un port USB 3.Ensuite, demandez au sujet de s'asseoir au bureau à une distance de 50 centimètres du suivi oculaire, puis ajustez l'écran d'ordinateur de rétroaction visuelle de manière à ce que les yeux du sujet se trouvent au centre de l'écran. Sur l'ordinateur de rétroaction visuelle, ouvrez le serveur Eye Tribe et Eye Tribe When-You-Eye afin de vérifier si les yeux du sujet sont détectés par l'interface graphique et pour effectuer par la suite la procédure d'étalonnage du suivi oculaire. Demandez ensuite au sujet de regarder droit devant lui, en direction de l'écran d'ordinateur de rétroaction visuelle, pour recevoir les indices visuels.Exécutez la procédure d'étalonnage du suivi oculaire en cliquant sur l'onglet calibrer dans le Gooey. Exécutez le point stimulus visuel souligné dot exc dans le dossier smart eye pour lancer l'interface basée sur la réalité virtuelle. Ensuite, exécutez le programme smart eye dot exc présent dans le dossier smart eye afin d'acquérir les données de regard de l'individu synchronisées avec la tâche basée sur la réalité virtuelle.Demandez au sujet de suivre les stimuli visuels fixes et mobiles à différentes positions sur l'écran d'ordinateur de rétroaction visuelle afin d'évaluer les mouvements oculaires de poursuite après un accident vasculaire cérébral. Commencez par connecter le dispositif de suivi oculaire et les capteurs de la planche d'équilibre à l'ordinateur de rétroaction visuelle. Allumez la planche d'équilibre, ou capteur BB.Appuyez sur le bouton du capteur BB pour rendre le périphérique détectable dans le menu. Cliquez sur l'icône d'affichage ou de masquage dans la barre des tâches du système, puis cliquez sur l'icône du périphérique Bluetooth. Ensuite, cliquez sur l'option « périphérique ajouté » et associez le BB en tant que périphérique Bluetooth sans utiliser de code avec l'ordinateur de rétroaction visuelle.Une fois que la planche de balancement est connectée à l'ordinateur de rétroaction visuelle, ouvrez le dossier VBT et exécutez le fichier We BB interface dot m pour établir l'interface Matt lab BB. Demandez au sujet de se tenir sur la planche de balancement. Cliquez sur OK pour commencer l'étalonnage, puis saisissez le poids du sujet et cliquez à nouveau sur OK.Ensuite, connectez le capteur de capture de mouvement à l'ordinateur d'acquisition de données et mettez-le sous tension. Assurez-vous qu'il a terminé son démarrage, indiqué par le témoin lumineux vert. Ouvrez le dossier LSL et lancez le logiciel de capture de mouvement pour commencer la diffusion des données du capteur. Mettez sous tension les systèmes d'acquisition des données EEG et EOG reliés à l'ordinateur d'acquisition de données.Pour ce faire, ouvrez d'abord le dossier LSL, puis lancez le serveur d'acquisition open vibe avec le fichier LSL dot cmd. Ensuite, sélectionnez emotive EPOC dans le menu pour l'EEG et l'EOG, et configurez le module en cliquant sur les propriétés du pilote. Cliquez ensuite sur connecter, puis sur lecture pour démarrer le serveur d'acquisition.Commencez par demander au sujet de se tenir debout sur la planche de stabilométrie et d'attacher un harnais de sécurité. Réglez un niveau de base minimal de la NESM pour la position debout en fixant la fréquence de stimulation à 20 hurtz. Augmentez ensuite la largeur d'impulsion et le niveau de courant dans le logiciel de NESM installé sur l'ordinateur d'acquisition de données jusqu'à ce que la position debout soit obtenue.Pour la VBT assistée par ENM, demandez au sujet de s'asseoir sur une chaise, faisant face au capteur de capture du mouvement avec les pieds sur la planche de stabilométrie. Exécutez le programme calib sensors dans le dossier data collect afin d'acquérir les données de calibration multisenseurs. Enfin, demandez au sujet d'effectuer des mouvements maximaux auto-initiés d'atteinte dans différentes directions influant sur la position du centre de masse dans le retour visuel.Commencez par exécuter le programme de collecte de la ligne de base figurant dans le dossier de collecte des données afin d'acquérir les données au repos en état de base, les yeux ouverts, à l'aide de capteurs multiples. Pour ce faire, demandez au sujet de rester immobile pendant deux minutes et de fixer droit devant lui l'emplacement du centre de masse sur le retour visuel. Ensuite, exécutez le programme VBT collecté dans le dossier de collecte des données afin d'acquérir les données des capteurs pendant la VBT.Connectez la sortie vidéo de l'ordinateur de rétroaction visuelle à l'écran de projection et exécutez le fichier dot exe des tâches smart IVRT dans le dossier VBT de l'ordinateur de rétroaction visuelle pour lancer l'interface graphique des tâches smart IVRT. Demandez ensuite au sujet de prêter attention aux indications audio et visuelles affichées à l'écran de l'ordinateur et de diriger le curseur le plus rapidement possible vers des cibles périphériques présentées aléatoirement. À l'issue de la phase de déplacement, demandez au sujet de maintenir le curseur à l'emplacement de la cible pendant une seconde.Après la phase de maintien périphérique, demandez au sujet de revenir à la position de maintien centrale pendant que le système acquiert les deux coordonnées en 2D de la position du centre de pression ainsi que les deux coordonnées en 2D des données de regard. Les caractéristiques du regard ont été recueillies à l’aide du dispositif de suivi oculaire afin de quantifier la performance du sujet lors d’une tâche de poursuite oculaire lisse, en vue d’une comparaison ultérieure avec les données post-AVC de la tâche de balayage visuel (VBT). Ensuite, pour la tâche de balayage visuel (VBT), le protocole utilisé modifie la tâche de port fonctionnel afin de quantifier la capacité du sujet à déplacer volontairement sa position de centre de pression le plus rapidement possible sans perdre l’équilibre, tout en étant guidé par une rétroaction visuelle.Ici, les données de l'EOG montrent que, pendant la VBT, le rapport FD, ou rapport de la durée de fixation sur la cible et de la durée de fixation sur le curseur, a augmenté tandis que l'erreur quadratique moyenne normalisée a diminué. Lors de la mise en œuvre de cette procédure, il est très important de prendre en compte la sécurité et le confort du patient ayant subi un accident vasculaire cérébral. Nous nous attendons à ce qu'un système de rééducation de l'équilibre basé sur la réalité virtuelle soit en mesure de traiter les troubles de l'équilibre des patients victimes d'AVC.Ainsi, en suivant cette procédure, d'autres mesures cliniques supplémentaires, comme l'évaluation clinique de l'équilibre et de la mobilité, peuvent être insuffisantes pour connaître de manière exhaustive comment les mesures quantitatives se comparent à d'autres paramètres cliniques standards, de sorte que nous puissions obtenir une image complète du déficit fonctionnel d'un patient victime d'un accident vasculaire cérébral et aborder de façon exhaustive ce problème dans le cadre de la rééducation.

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Développement d'un système cerveau-machine interface (IMC) efficace pour la restauration et la réhabilitation de locomotion bipède nécessite décodage précis de l'intention de l'utilisateur. Nous présentons ici un protocole expérimental original et technique de collecte de données pour l'acquisition simultanée non-invasive de l'activité neuronale, l'activité musculaire et du corps entier cinématique au cours de diverses tâches et les conditions de locomotion.

Électroencéphalographie simultanée du cuir chevelu (EEG), l&#39;électromyographie (EMG), et l&#39;ensemble du corps d&#39;enregistrement d&#39;inertie segmentaire pour Multi-modal Neural Decoding

Une plate-forme d’assise a été développée et Assemblée qui déstabilise passivement la position assise chez les humains. Au cours de la tâche de stabilisation de l’utilisateur, une unité de mesure inertielle enregistre les mouvements de l’appareil et éléments vibrants réalisent axée sur la performance de vos commentaires au siège. Le dispositif portable, polyvalent peut être utilisé dans la réhabilitation, l’évaluation et paradigmes de la formation.

Un appareil de rétroaction Vibrotactile pour l’évaluation de l’équilibre assis et formation

Les personnes atteintes d’instabilité chronique de la cheville (CAI) présentent une insuffisance de contrôle postural et une activation musculaire retardée des extrémités inférieures. La posturographie dynamique informatisée combinée à l’électromyographie de surface fournit des aperçus dans la coordination des systèmes visuels, somatosensoriels et vestibulaires avec la régulation d’activation musculaire pour maintenir la stabilité posturale chez les individus atteints de CAI.

Évaluation du contrôle postural et de l’activation musculaire des extrémités inférieures chez les personnes atteintes d’instabilité chronique de la cheville

Ce protocole décrit le processus d’évaluation neurophysiologique des muscles des membres inférieurs, tibialis antérieur et soléaire, en position debout à l’aide de la SMT chez les personnes après un AVC. Cette position offre une plus grande probabilité de provoquer une réponse TMS post-AVC et permet l’utilisation d’une puissance de stimulateur réduite lors des évaluations neurophysiologiques.

Évaluation neurophysiologique permanente des muscles des membres inférieurs après un AVC

Ce manuscrit fournit une méthode novatrice pour développer une interface biologique des nerfs périphériques appelée Muscle Cuff Regenerative Peripheral Nerve Interface (MC-RPNI).  Cette construction chirurgicale peut amplifier les signaux efférents moteurs de son nerf périphérique associé pour faciliter la détection précise de l’intention motrice et le contrôle potentiel des dispositifs exosquelette.

L’interface nerveuse périphérique régénérative de la coiffe musculaire pour l’amplification de signaux nerveux périphériques intacts

On estime qu'1 personne sur 6 dans le monde aura un accident vasculaire cérébral au cours de sa vie, entraînant une invalidité à long terme, dont les mécanismes de rééducation sont encore mal connus. Cette étude propose un protocole pour évaluer l’activation cérébrale par spectroscopie fonctionnelle proche infrarouge (fNIRS) lors d’une séance de thérapie robotique des membres inférieurs.

Une expérience utilisant la spectroscopie fonctionnelle proche infrarouge et les mouvements de pointage multi-articulaires assistés par robot du membre inférieur

Ce protocole décrit un robot de rééducation des membres supérieurs qui fournit un retour d’information intelligent à travers quatre modes. Ces modes améliorent la fonction et la flexibilité des membres supérieurs, améliorant ainsi la qualité de vie des patients.

Amélioration de la fonction et de la motricité des membres supérieurs après un AVC grâce à un robot de rééducation des membres supérieurs

Ce protocole expérimental décrit l’utilisation d’un système robotique à double membre supérieur orienté tâche pour les patients victimes d’un AVC présentant un dysfonctionnement des membres supérieurs. Les résultats indiquent que ce système peut améliorer considérablement la fonction des membres supérieurs et les activités de la vie quotidienne des patients victimes d’un AVC.

Application d’un système robotique à deux membres supérieurs pour la récupération fonctionnelle du membre supérieur chez les patients victimes d’un AVC

Cette étude présente un système d’interface cerveau-ordinateur (BCI) pour les patients victimes d’un AVC, qui combine des signaux d’électroencéphalographie et d’électrooculographie pour contrôler une main robotique d’un membre supérieur, améliorant ainsi les activités quotidiennes. L’évaluation a été effectuée à l’aide du test bimanuel de Berlin pour l’AVC (BeBiTS).

Système robotique de membre supérieur contrôlé par interface cerveau-ordinateur pour améliorer les activités quotidiennes chez les patients victimes d’un AVC

Ce protocole vise à évaluer l’efficacité clinique et le confort du patient de l’utilisation de robots de rééducation des membres inférieurs au chevet pour la rééducation hémiplégie post-AVC, en comparant les résultats avec ceux de la thérapie manuelle traditionnelle via des essais contrôlés randomisés.

Application de robots de rééducation des membres inférieurs au chevet dans la rééducation après AVC : un essai contrôlé randomisé

Découvrez une interface homme-machine à faible coût pour la rééducation de l'équilibre post-AVC utilisant des capteurs MoBI et la stimulation neuromusculaire électrique. Cette méthode innovante améliore l'accessibilité thérapeutique.

Une machine à interface humaine Intégration de capteurs à faible coût avec un système de stimulation neuromusculaire électrique pour post-AVC Solde Réhabilitation (Vidéo) | JoVE Journal

Une machine à interface humaine Intégration de capteurs à faible coût avec un système de stimulation neuromusculaire électrique pour post-AVC Solde Réhabilitation

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