פיתוח תוכנית שיקום מוכוונת-משימות באמצעות יד רובוטית ביאנואל
May 20th, 2020
מחקר זה מדווח על התפתחות של תוכנית הרומן בסיוע משימות מונחה משימה לשיקום יד. התהליך ההתפתחותי כולל ניסויים באמצעות נושאים בריאים ונושאים שעברו שבץ וסבלו מתפקוד לקוי של בקרת המנוע.
פרוטוקול אימון מונחה משימות בסיוע רובוט זה פותח עבור חולים עם תפקוד לקוי של היד הנגרמת על ידי ליקויים נוירולוגיים. הפרוטוקול שלנו הוא הראשון לשלב תוכנית הכשרה מונחית משימות עם יד רובוטית לשיקום תפקודי יד והראשון לחקור את ההיתכנות ואת הקבלה של הפרוטוקול. עיצבנו אובייקטים מיוחדים שניתן לטפל בהם באמצעות פרוטוקול האימון.
אז מערכת היד הרובוטית שלנו יכולה להיות מיושמת על אימון תנועה דו-שנתית. הדגימה להליך תהיה יי-מי חן וסו-שן לאי, מרפאים בעיסוק מהמחלקה שלי. לפני תחילת הניתוח, מקם את החיישן על היד הלא מושפעת של הנבדק, ולהשתמש בקלטת הוו והלולאה כדי לאבטח את פרק כף היד.
השתמש כרית נקייה כדי לעטוף את היד המושפעת, ולהדק באופן מאובטח את הקלטת וו ולולאה. שחרר את מנגנון האגודל של יד השלד החיצוני כדי לאפשר התאמה של זווית פתיחת האגודל, והצב את היד המושפעת ביד השלד החיצוני. הדק את הוו ולולאה לכף היד דרך טבעת ההדק.
לאחר מכן, הדקו את האצבעות בזה אחר זה, החל באצבעות ההמשך וכלה באגודל. הדקו את קלטת הוו והלולאה במקביל לפרק כף היד דרך טבעת ההדק, והכוונו את האגודל לזווית נוחה. לאחר מכן, הדק את מנגנון האגודל.
כדי להגדיר את תיבת הבקרה, הכנס את הכבל ליד השלד החיצוני והכנס את הכבל לכפפת החיישן. הכנס את שתי ערכות הכבלים לשקע בתיבת הבקרה והכנס את כבל החשמל לתיבת הבקרה. לאחר מכן, חבר את כבל החשמל לשקע עם המתח הנכון.
כאשר המערכת והנושא מוכנים, עבור לתיבת הבקרה והגדר את המצב לחמש אצבעות כדי לאפשר ליד השלד החיצוני להזיז את אצבעות הנושא באופן פסיבי. בקש מהנושא לבצע משימת אחיזה ושחרור בהנחיית יד השלד החיצוני למשך 2.5 דקות. העבר את המצב לאצבע בודדת.
לאחר מכן, תן ליד השלד החיצוני להזיז את אצבעותיו של הנושא בנפרד ובאופן פסיבי בעוד הנושא מרחיב ונוכה אצבעות בודדות במשך 2.5 דקות. למפגש תנועה דו-שנתי בסיוע רובוט, העבר את המצב למראה כדי לאפשר לתנועת היד הלא מושפעת שלובשת את כפפת החיישן לשלוט בתנועות היד של השלד החיצוני. כדי לערוך ניסוי ביכולתו של הנבדק לתפעל עצמים באמצעות מערכת היד הרובוטית, התאם את יד השלד החיצוני לידו הבלתי מושפעת של הנבדק ואת כפפת החיישן ליד הבלתי מושפעת כפי שהוכח זה בלבד, והצב קלע מתחת למרפק של הנבדק ויד השלד החיצוני כדי לתמוך בזרוע המושפעת.
לאחר מכן, לנהל מפגש חימום כפי שהוכח רק. לאחר החימום, השתמש במערכת הידיים הרובוטית במשך חמש דקות כדי להדגים כיצד לתפעל את האובייקטים המעוצבים, כולל שימוש בהקדמה פאלמר להרים את היתד, prehension בצדדים להרים את הקובייה המלבנית, צ'אק שלוש נקודות להרים את הקובייה, אחיזה כדורית להרים את הכדור, ותפיסת גליל להרים את הבר הגלילי. לאחר ההפגנה, מניחים שני בסיסים דו-צדדיים מול ידיו של הנבדק, ומ מניחים את החפצים על גבי בסיס אחד כדי לסייע במניפולציה שלהם.
תן לנושא להשתמש במערכת היד הרובוטית כדי לתפוס כל אובייקט 20 פעמים ביום במשך שלושה ימים רצופים, החל באזור הבסיס והרמת, הזזה ושחרור של כל אובייקט אל קו האמצע תוך ניטור ורישום אחוזי ההצלחה עבור כל ניסיון. בניתוח מייצג זה הוערכו שלושה נבדקים בריאים ושלושה נבדקים לאחר שבץ מוחי. הגיל הממוצע של הקבוצה הבריאה היה 28, ואילו הגיל הממוצע של קבוצת המטופלים היה 49.
בדיקת מצב מיני-נפשי, הערכת Fugl-Meyer, אצבע בקנה מידה אשוורת' שונה, ותוצאות הבמה ברונסטרום הושגו גם עבור כל חולה. הנבדקים בקבוצה הבריאה תמרנו בצורה מושלמת את כל האובייקטים עם מערכת היד הרובוטית וללאה, עם שיעור הצלחה ממוצע של 100% לכל משימה. עם זאת, כל המטופלים נתקלו בקשיים במניפולציה של האובייקטים ללא מערכת היד הרובוטית, והפגינו שיעור הצלחה של 0% לכל האובייקטים.
לעומת זאת, כל שיעורי ההצלחה של המטופלים עלו באופן משמעותי כאשר נעשה שימוש במערכת היד הרובוטית, והתקרבו לתעריפים דומים לאלה שנצפו בנושאים בריאים, ותמכו בהיתכנות השימוש במערכת היד הרובוטית בחולי שבץ. הזכר לנושאים להתרכז בשליטה התנועה של הידיים הדו-צדדיות שלהם במהלך אימון תנועה דו-שנתית, לוודא כי דפוסי האחיזה על האובייקטים נכונים. בעקבות הליך זה, ניסוי אקראי מבוקר נדרש כדי לקבוע את ההשפעות הטיפוליות של פרוטוקול האימון.
באמצעות טכניקה זו, חוקרים יכולים לתכנת פרוטוקולי שיקום עם תנועת אצבע עדינה לתפקוד לקוי של היד חמורה והוא יכול לחקור את ההשפעות על נוירופלסטיות המוח ותוצאות תפקודיות.
View the full transcript and gain access to thousands of scientific videos
סקירה כללית
המחקר הנוכחי מציג פרוטוקול אימון חדשני, מונחה משימה ומבוסס רובוטים, אשר תוכנן עבור חולים עם תפקוד לקוי של היד עקב ליקויים נוירולוגיים. הוא משלב מערכת יד רובוטית לשיקום וחוקר את היתכנות ואת הקבילות של הגישה.
מרכיבי מחקר עיקריים
תחום המדע
- מדעי המוח
- שיקום
- רובוטיקה
רקע
- תפקוד לקוי של היד יכול לנבוע ממצבים נוירולוגיים כגון שבץ.
- שיטות שיקום מסורתיות עשויות שלא לטפל במלואו בליקויי שליטה מוטורית.
- סיוע רובוטי מציע פוטנציאל לתוצאות שיקום משופרות.
- אימון מונחה משימה הוא קריטי להחלמה יעילה.
מטרת המחקר
- לפתח מערכת רובוטית שמסייעת בשיקום היד.
- להעריך את שילוב האימון המונחה משימה עם סיוע רובוטי.
- להעריך את היתכנות ואת הקבילות של פרוטוקול האימון.
שיטות ששימשו
- פיתוח מערכת יד רובוטית לשיקום.
- עיצוב חפצים מיוחדים למניפולציה במהלך האימון.
- יישום הפרוטוקול באימון תנועה דו-ידית.
- מעורבות של מטפלים בעיסוק להדגמה והנחיה.
תוצאות עיקריות
- הפרוטוקול הופעל בהצלחה הן עם נבדקים בריאים והן עם חולי שבץ.
- המשתתפים דיווחו על חוויות חיוביות עם האימון הרובוטי.
- מחקרי היתכנות הצביעו על כך שהפרוטוקול מעשי לסביבות קליניות.
- הקבילות בקרב המשתמשים מרמזת על פוטנציאל ליישום רחב יותר.
מסקנות
- פרוטוקול האימון המבוסס רובוט מראה הבטחה לשיקום היד.
- שילוב של אימון מונחה משימה משפר את יעילות השיקום.
- יש צורך במחקר נוסף כדי לייעל את הפרוטוקול ולהעריך תוצאות שיקום לטווח ארוך.
