Method Article

Sistema robotico dell'arto superiore controllato dall'interfaccia cervello-computer per migliorare le attività quotidiane nei pazienti con ictus

DOI:

10.3791/67601

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April 18th, 2025

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1Department of Health Science and Technology, Graduate School of Convergence Science and Technology, Seoul National University, 2Department of Rehabilitation Medicine, Seoul National University College of Medicine, Seoul National University Bundang Hospital, 3Clinical Neurotechnology Laboratory, Dept. of Psychiatry and Neurosciences, Charité Campus Mitte (CCM), Charité – Universitätsmedizin Berlin, 4SRH Gesundheitszentrum Bad Wimpfen GmbH

In This Article

Summary

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Questo studio introduce un sistema di interfaccia cervello-computer (BCI) per i pazienti con ictus, che combina i segnali dell'elettroencefalografia e dell'elettrooculografia per controllare una mano robotica dell'arto superiore, migliorando le attività quotidiane. La valutazione ha utilizzato il Berlin Bimanual Test for Stroke (BeBiTS).

Abstract

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Questo studio introduce un robot assistivo per l'arto superiore controllato da Brain-Computer Interface (BCI) per la riabilitazione post-ictus. Il sistema utilizza i segnali dell'elettroencefalogramma (EEG) e dell'elettrooculogramma (EOG) per aiutare gli utenti ad assistere la funzione dell'arto superiore nelle attività quotidiane mentre interagiscono con una mano robotica. Abbiamo valutato l'efficacia di questo sistema robotico BCI utilizzando il Berlin Bimanual Test for Stroke (BeBiTS), una serie di 10 attività quotidiane che coinvolgono entrambe le mani. Otto pazienti con ictus hanno partecipato a questo studio, ma solo quattro partecipanti sono stati in grado di adattarsi all'addestramento del sistema robotico BCI ed eseguire il postBeBiTS. In particolare, quando il punteggio preBeBiTS per ciascun elemento era pari o inferiore a quattro, il sistema robotico BCI ha mostrato una maggiore efficacia assistiva nella valutazione postBeBiTS. Inoltre, la nostra attuale mano robotica non assiste con le funzioni del braccio e del polso, limitandone l'uso in attività che richiedono movimenti complessi della mano. Sono necessari più partecipanti per confermare l'efficacia dell'addestramento del sistema BCI-robot e la ricerca futura dovrebbe prendere in considerazione l'utilizzo di robot in grado di assistere con una gamma più ampia di funzioni degli arti superiori. Questo studio mirava a determinare la capacità del sistema robotico BCI di assistere i pazienti nello svolgimento delle attività della vita quotidiana.

Introduction

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La compromissione della funzione degli arti superiori dovuta all'ictus limita la capacità di svolgere le attività quotidiane, in particolare i compiti bimanuali1. La riabilitazione della mano è, quindi, una componente chiave della riabilitazione dell'ictus, con la terapia dello specchio2 e la terapia del movimento indotta da vincoli (CIMT)3 che sono approcci ben noti. Ricerche recenti indicano che i sistemi robotici Brain-Computer Interface (BCI) basati su EEG possono essere un'efficace terapia assistiva per migliorare il recupero della funzione della mano nei paz....

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Protocol

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Il Seoul National University Bundang Hospital Institutional Review Board ha esaminato e approvato tutte le procedure sperimentali (IRB n. B-2205-756-003). Abbiamo reclutato otto pazienti con ictus e spiegato a fondo i dettagli rilevanti prima di ottenere il loro consenso. Dopo aver ottenuto il consenso informato, il protocollo procede come segue: eseguiamo una valutazione BeBiTS prima della formazione BCI, seguita dalla formazione BCI utilizzando EOG ed EEG. Successivamente, i partecipanti indossano il robot per eseguire un'altra valutazione BeBiTS (Figura 1).

1. Configur....

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Results

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La Figura 12 mostra i risultati dell'addestramento EOG ed EEG. La Figura 12A rappresenta i risultati di un partecipante ben addestrato. I valori di addestramento EOG sono coerenti, con la media (linea arancione in grassetto) che raggiunge correttamente la linea di soglia. I risultati dell'allenamento EEG distinguono anche chiaramente tra le linee blu (stato di riposo) e rosse (immagini motorie).

Al contrario, la F.......

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Discussion

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Questa ricerca ha presentato un sistema robotico assistivo per l'arto superiore BCI per supportare i pazienti colpiti da ictus nell'esecuzione delle attività quotidiane. Abbiamo valutato l'efficacia delle attività bimanuali attraverso il test BeBiTS15 e implementato la formazione per il funzionamento del robot di assistenza agli arti superiori tramite il sistema BCI14. Questo approccio, a differenza delle procedure di riabilitazione convenz.......

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Disclosures

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Gli autori non hanno conflitti di interesse da dichiarare.

Acknowledgements

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Questo lavoro è stato sostenuto dal Programma di collaborazione internazionale tra il mondo accademico e l'industria tedesco-coreana sulla robotica e la costruzione leggera/carbonio, finanziato dal Ministero federale dell'istruzione e della ricerca della Repubblica federale di Germania e dal Ministero coreano della scienza e delle TIC (sovvenzione n. P0017226)

....

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Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
BCI2000open sourcegenerico per la ricerca sull'interfaccia cervello-computer (BCI) gratuito per uso non commerciale
BrainVision LSL Viewer Brain Products GmbHè uno strumento utile per monitorare i suoi flussi di EEG e marcatori LSL.
eego mini amplificatore con condensatori originali waveguard a 8 canali (F3, F4, C3, C3, C4, EOG)Ant Neuro, Paesi BassiDesign compatto e leggero: il mini amplificatore eego è piccolo e leggero, offre un'eccellente portabilità e idoneità per la registrazione EEG in vari ambienti.
Neomano neofect, KoreaGuanto Materiale: Pelle, velcro, Panno antiscivolo
Materiale del filo: Filo sintetico
Peso: 65 g (senza battuta)
coprono tre dita: il pollice e l'indice e il
medio del personal computer... PC) con software BCI personalizzato computer portatile con finestra
sistema software

References

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  1. Ekstrand, E., Rylander, L., Lexell, J., Brogårdh, C. Perceived ability to perform daily hand activities after stroke and associated factors: a cross-sectional study. BMC Neurol. 16, 208(2016).
  2. Angerhöfer, C., Colucci, A., Vermehren, M., Hömberg, V., Soekadar, S. R.

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Brain Computer InterfaceUpper Limb RobotStroke RehabilitationEEG EOG SignalsRobotic Hand ControlBimanual FunctionMotor Imagery TrainingNeuro RehabilitationDaily Living ActivitiesBeBiTS Assessment

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