Name: Un uomo-macchina-interfaccia Integrazione di sensori a basso costo con una stimolazione del sistema neuromuscolare elettrica per post-ictus Balance riabilitazione (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-04-12T13:00:00.000+00:00
Duration: 11 min 6 s
Description: Scopri un'interfaccia uomo-macchina a basso costo per la riabilitazione dell'equilibrio post-ictus, che integra sensori MoBI, eye tracking e stimolazione neuromuscolare elettrica NMES per migliorare l'accessibilità delle terapie.

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La ricerca condotta nel contesto del comune mirato programma di informazione e della Scienza e Tecnologia della comunicazione - ICST, sostenuta da CNRS, Inria, e DST, sotto l&#39;ombrello di CEFIPRA. Gli autori vorrebbero riconoscere il sostegno degli studenti, in particolare Rahima Sidiboulenouar, Rishabh Sehgal, e Gorish Aggarwal, verso lo sviluppo del setup sperimentale.

Nota: La pipeline software HMI è stato sviluppato sulla base liberamente disponibili software open-source e off-the-shelf sensori di video a basso costo di gioco (i dettagli sono disponibili presso: https://team.inria.fr/nphys4nrehab/software/ e https: //github.com/NeuroPhys4NeuroRehab/JoVE). Il software HMI gasdotto è previsto per la raccolta dei dati durante un compito portata funzionale modificata (mFRT) 21 in una piattaforma di gioco basata VR per la terapia equilibrio visuomotorio (VBT) 8. Figura 2a mostra la configurazione occhio inseguitore diagnostica in cui le caratteristiche sguardo vengono estratti non in linea per la quantificazione del post-ictus funzione residua in modo che il feedback visivo in VR può essere personalizzato di conseguenza. Figura 2b mostra la configurazione sperimentale per VBT. <img alt="figura 2" src="/files/ftp_upload/52394/52394fig2.jpg" /> Figura 2: ( <strong&gt; a) Schema della macchina-interfaccia uomo per la valutazione di post-ictus movimenti oculari inseguimento. (B) Schema della macchina-interfaccia uomo in cui l&#39;interfaccia software integra sensori Biosignal e motion capture per registrare i dati di imaging del cervello / corpo mobili con sistema neuromuscolare stimolazione elettrica (NMES) e la stimolazione elettrica sensoriale (SES) per la post-ictus ESNM / SES-terapia assistita equilibrio visuo-motoria. NMES: neuromuscolare stimolazione elettrica, SES: sensoriale stimolazione elettrica, EMG: elettromiografia, EEG: elettroencefalogramma, EOG: elettrooculogramma, Cop: centro di pressione, PC: Personal Computer. Tratto da 8 e 37. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52394/52394fig2large.jpg" target="_blank">Cliccate qui per vedere una versione più grande di questa figura.</a> Installazione 1. software per telefoni cervello / corpo Imaging Durante VBT <ol><li> Installare i driver per il Cap Movimento(procedure di installazione offerti da https://code.google.com/p/labstreaminglayer/wiki/KinectMocap) ture <ol><li> Scaricare e installare Kinect Runtime da http://go.microsoft.com/fwlink/?LinkId=253187 (sensore di movimento di acquisizione non dovrebbe essere inserito in una delle porte USB del computer). </li><li> Collegare il sensore di movimento Capture alimentato in una porta USB tramite il cavo di interfaccia. I driver vengono caricati automaticamente. </li></ol></li><li> Installare i driver per il Tracker sensore Eye (procedure di installazione fornite a <a href="http://github.com/esdalmaijer/EyeTribe-Toolbox-for-Matlab">http://github.com/esdalmaijer/EyeTribe-Toolbox-for-Matlab</a> ) <ol><li> Scarica il software dal http://theeyetribe.com, lanciare l&#39;applicazione e lanciare l&#39;applicazione per installare il software (sensore Eye Tracker non deve essere collegato a una delle porte USB del computer). </li><li> Plug In Tracker sensore Eye alimentato ei driver verranno caricati automaticamente. </li></ol></li><li> Insttutti i driver per la Balance Board (procedure di installazione fornite a (procedure di installazione offerti da http://www.colorado.edu/intphys/neuromechanics/cu_wii.html) <ol><li> Scaricare ed estrarre CU_WiiBB.zip da http://www.colorado.edu/intphys/neuromechanics/CU_WiiBB.zip </li><li> Copiare la cartella WiiLab di directory Programmi di serie del sistema operativo Microsoft Window. </li><li> Aprire la cartella WiiLab nella directory Programmi ed eseguire come amministratore il file InstallWiiLab.bat di installare la Balance Board. </li></ol></li><li> Installare i driver per EEG / EOG (procedure di installazione offerti da http://openvibe.inria.fr/how-to-connect-emotiv-epoc-with-openvibe/) <ol><li> Scaricare e installare Emotiv SDK da http://www.emotiv.com/apps/sdk/209/ </li><li> Scaricare e installare OpenViBE Acquisition Server con labstreaminglayer (LSL) da https://code.google.com/p/labstreaminglayer/downloads/detail?name=OVAS-withLSL-0.14.3-3350-svn.zip per distribuita multi-SEtrasporto del segnale, la sincronizzazione dell&#39;ora e la raccolta di dati di sistema nsor (procedure di installazione forniti da https://code.google.com/p/labstreaminglayer/). </li></ol></li><li> Installare i driver per la NMES stimolatore commerciale (dettagli a http://www.vivaltis.com/gammes/phenix/phenix-usb-neo-50-554-1.html#content). </li></ol> 2. a basso costo Posizionamento del sensore per il Mobile del cervello / corpo Imaging (MoBI): The Open-source Software HMI Pipeline Fornisce mobile cervello / corpo Imaging (MoBI) 19 con basso costo Off-The-Shelf sensori (Figura 2b), che può essere adattato per altri programmi di formazione agilità. <ol><li> Feedback visivo per MoBI: <ol><li> Iniziare ottenendo uno schermo di proiezione per visualizzare il biofeedback visivo ad una estremità della camera (consigliata la distanza dal soggetto 0,6 m). </li><li> Regolare l&#39;altezza in modo che il centro dello schermo sarà ai soggetti degli occhi. </li></ol></li><li> Motion Capture per MoBI: <ol><li> Posizionare il ca movimentopture sensore di fronte dello schermo di proiezione, e puntate al volume di motion capture. </li><li> Verificare che il volume della cattura movimento è 1,5 me 2,5 m davanti al sensore motion capture. </li></ol></li><li> Balance Board Posizionamento per MoBI: <ol><li> Posizionare la Balance Board per terra, a circa 2,0 m di distanza dal sensore di motion capture. </li><li> Lasciare spazio sufficiente intorno alla Balance Board per garantire il movimento di tutto il corpo (ad esempio, durante modificato compito portata funzionale 21). </li></ol></li><li> EEG / EMG EOG sensore / Posizionamento per MoBI <ol><li> Chiedere al soggetto di sedersi su una sedia di fronte motion capture e con i piedi sulla Balance Board. </li><li> Posizionare il (EMG) stimolazione cum registrazione (NMES / SES) Elettrodi bilateralmente sui muscoli gastrocnemio mediale (MG) e tibiale anteriore (TA) del soggetto. Poi, collegarli allo stimolatore elettrico sistema wireless (NMES / SES). </li><li> Posizionare il (EEG) tappo elettroencefalogramma sul temas testa in seguito alla Internazionale 10 - 20 del sistema. Poi, posizionare gli elettrodi EEG con pasta conduttiva a -Fz, C3, Cz, C4, P3, Pz, P4, PO7, Oz, PO8 - prima di collegarli alle cuffie EEG wireless. </li><li> Inserire due elettrodi EEG con pasta conduttiva sopra e sotto uno degli occhi per EOG verticale e mettere due elettrodi con pasta conduttiva al canto esterno di ciascun occhio per EOG orizzontale. (Nota: Nel caso in cui il sensore Eye Tracker non è utilizzato nel soggetto post-ictus EOG poi bilaterale è preferibile). </li><li> Inserire due elettrodi EEG su lobi delle orecchie come elettrodi di riferimento. </li></ol></li></ol> 3. Eye Tracker Based Evaluation di post-ictus movimenti oculari Pursuit <ol><li> Chiedere al soggetto di sedersi con il mento appoggiato comodamente sul regolabile in altezza mentoniera. Poi, sollevare il monitor del computer ad un&#39;altezza comoda tale che gli occhi sono all&#39;incirca rivolti verso il centro del monitor del computer (Figura 2a). </li><li> Posizionare la R Eye Tracker<html> di allenamento intenso e 50 cm dalla mentoniera e chiedere al soggetto di guardare direttamente il monitor del computer per segnali visivi. </li><li> Eseguire EyeTribeWinUI.exe nella cartella &#39;SmartEye&#39; per calibrare il sensore Eye Tracker. Il soggetto verrà chiesto di guardare ai vari target sul monitor del PC per circa 2 secondi ciascuno. Un tipico processo di calibrazione utente richiede circa 20 secondi per completare. L&#39;(x, y) le coordinate del punto sguardo del soggetto sono registrati per i diversi target cued per la calibrazione. </li><li> Run &#39;Visual_Stimulus.exe&#39; nella cartella SmartEye per eseguire l&#39;interfaccia basata su realtà virtuale. Successivamente eseguire il programma &#39;SmartEye.exe&#39; presente nella cartella &#39;SmartEye&#39; di acquisire i dati lo sguardo degli occhi dei soggetti che è sincronizzato con il compito a base di realtà virtuale. Tali dati saranno utilizzati per la valutazione di post-stroke movimento inseguimento degli occhi. </li></ol>2394fig3.jpg &quot;/&gt; Figura 3: (a) cursore che rappresenta il centro di pressione (COP) che deve essere volitionally guidato al target cued durante la terapia equilibrio visuomotorio, (b) protocollo di terapia equilibrio visuomotori in cui il soggetto guida il cursore del computer a un target periferici guidato da volitionally generato escursioni poliziotto. Il ripristino può essere assistito con neuromuscolare stimolazione elettrica (NMES) e la stimolazione elettrica sensoriale (SES), (c) messa a punto sperimentale per la terapia di equilibrio visuomotorio visivamente-cued. Tratto da 8 e 37. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52394/52394fig3large.jpg" target="_blank">Cliccate qui per vedere una versione più grande di questa figura.</a> 4. NMES / SES-Assisted visuomotori Balance Therapy (VBT) sotto MoBI <ol><li> Collegare l&#39;eye-tracker e bilanciare sensori di bordo al computer feedback visivo (Fifigura 2). <ol><li> Assicurarsi che il sensore Eye Tracker è acceso, collegato al computer e che si è avviato completamente. Avviare il &#39;EyeTribe server.exe&#39; e &#39;EyeTribeWinUI.exe&#39; disponibile nella cartella &#39;VBT&#39; (vedere i passaggi 1.3). </li><li> Assicurarsi che il sensore Balance Board è acceso. Quindi, premere il pulsante sul sensore Balance Board per rendere il telecomando rilevabile nel menu. Quindi, fare clic sull&#39;icona Mostra o nascondi nella barra delle applicazioni del sistema e cliccare sull&#39;icona del dispositivo Bluetooth. Quindi, fare clic sull&#39;opzione &#39;Aggiungi un dispositivo&#39; e abbinare il sensore Balance Board come dispositivo Bluetooth senza utilizzare il codice al computer feedback visivo. Una volta che il sensore Balance Board è collegata al computer feedback visivo, aprire la cartella &#39;VBT&#39; ed eseguire il file WiiBBinterface.m di stabilire interfaccia del sensore Matlab- Balance Board (vedere i passaggi 1.6). </li><li> Assicurarsi che il sensore di movimento Capture è accesa, collegata al computer e cheha pienamente avviato (c&#39;è un LED sul frontale verde). Aprire la cartella LSL e avviare il software &#39;Mocap&#39; per iniziare lo streaming dei dati del sensore di motion capture (vedere i passaggi 1.6). </li><li> Assicurarsi che i sistemi di acquisizione dati EEG / EOG siano accesi. Quindi, fare doppio clic sul openvibe-acquisizione-server-withlsl.cmd disponibile nella cartella LSL (vedere i passaggi 1.6). Dal menu, selezionare l&#39;hardware del sensore (ad esempio, &#39;Emotiv EPOC&#39;) e configurare il modulo, se necessario, cliccando su &#39;Proprietà Driver&#39;. Quindi, fare clic su &#39;Connect&#39;, e poi cliccare su &#39;Play&#39; per avviare il server di acquisizione. </li></ol></li><li> Calibrare i sensori per VBT <ol><li> Chiedi il post-ictus soggetti a stare sulla Balance Board con imbracatura di sicurezza (e il supporto del peso corporeo parziale, se necessario). </li><li> Impostare un livello minimo di base ESNM (pulse-width e livello di corrente) necessario per la stazione eretta in base alle osservazioni cliniche (es.,Supporto di peso pari a zero corporeo) 22. Per impostare il livello minimo basale ESNM, si può impostare la frequenza di stimolazione a 20 Hz e quindi aumentare la larghezza di impulso e / o il livello corrente fino al raggiungimento della stazione eretta. Qui, NMES degli estensori del ginocchio è necessaria per generare una coppia sufficiente per impedire instabilità del ginocchio. </li><li> Chiedere al soggetto di eseguire vari movimenti portata che colpisce CoM e CoP posizione. </li><li> Eseguire il programma &#39;CalibSensors.m&#39; disponibile nella cartella &#39;DataCollect&#39; al fine di raccogliere dati di calibrazione multi-sensore mentre il soggetto compie vari movimenti di auto-avviato estensione max in direzioni diverse che influenzano centro di massa (COM) e centro di pressione (CoP) posizione sul feedback visivo. </li></ol></li></ol> 5. multi-sensore di raccolta dati da sensori a basso costo Durante la brachiterapia (figura 2b) <ol><li> Eseguire il programma &#39;CollectBaseline.m&#39; nella cartella &#39;DataCollect&#39; di raccogliere riposo basale-Stato, occhi aperti, multisensore dati chiedendo al soggetto di rimanere fermo per 2 min, mentre guardando dritto al bersaglio CoP sul monitor del PC (Figura 3a). </li><li> Collegare l&#39;uscita video del computer feedback visivo per lo schermo di proiezione ed eseguire il file SmartEyeVRTasks.exe nella cartella &#39;VBT&#39; nel computer feedback visivo per avviare la GUI SmartEyeVRTasks. Inoltre, eseguire il programma &#39;CollectVBT.m&#39; nella cartella &#39;DataCollect&#39; per raccogliere i dati del sensore durante la VBT. <ol><li> Dalla stazione eretta, chiamata la fase di &#39;hold Central&#39;, chiedere al soggetto di evitare il cursore, guidato dal CoP, il più velocemente possibile verso il bersaglio periferico presentato in modo casuale, come cued dal feedback visivo (Figura 3b). </li><li> A seguito di questa fase di &#39;Move&#39;, chiedere al soggetto di tenere il cursore nella posizione di destinazione per 1 sec durante la fase di &#39;Peripheral hold&#39;. </li><li> Dopo la fase di &#39;Peripheral hold&#39;, il cursore &#39;<html> ; Reset &#39;di nuovo al centro quando il soggetto ha bisogno di tornare a piedi in posizione verticale - la&#39; posizione di attesa Centrale &#39;. ESNM / SES viene attivato per il muscolo quando il suo livello di EMG supera una soglia impostata per aiutare lo sforzo volitivo necessario per restituire il CoP in posizione di &#39;hold Centrale&#39;. Nota: La difficoltà del mFRT può essere aumentato riducendo il guadagno, <img alt="Equazione 1" src="/files/ftp_upload/52394/52394eq1.jpg" /> , O aumentando la varianza di rumore, <img alt="Equazione 2" src="/files/ftp_upload/52394/52394eq2.jpg" /> , Nel raggio d&#39;azione praticabile specifici soggetti: <img alt="Equazione 3" src="/files/ftp_upload/52394/52394eq3.jpg" /> dove le escursioni Cop, <img alt="Equazione 4" src="/files/ftp_upload/52394/52394eq4.jpg" /> , Guidare il cursore del computer, <img alt="Equazione 5" src="/files/ftp_upload/52394/52394eq5.jpg" /> , Nel tempo discretizzata, <img alt="equazione 6" src="/files/ftp_upload/52394/52394eq6.jpg" /> , Con passo temporale,il 7 &quot;src =&quot; / files / ftp_upload / 52394 / 52394eq7.jpg &quot;/&gt;. </li></ol></li></ol>

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</ol>

Gli autori non hanno nulla da rivelare.

Uno strumento a basso costo clinicamente valido semplice da usare, per la terapia del movimento e l&#39;equilibrio sarà un cambiamento di paradigma per la neuroriabilitazione in un ambiente a basso risorsa. Si rischia di avere un altissimo impatto sociale da disturbi neurologici come l&#39;ictus drammaticamente aumentare in futuro a causa dell&#39;invecchiamento della popolazione mondiale 2. Non vi è, quindi, un pressante necessità di sfruttare sistemi fisici informatici in cui la possibilità di personalizzar...

Un episodio di disfunzione neurologica causata da cerebrale focale, spinale, o infarto retina è chiamato ictus 1. L&#39;ictus è un problema di salute globale e quarta causa di disabilità in tutto il mondo 1. In paesi come l&#39;India e la Cina, le due nazioni più popolose del mondo, disabilità neurologica a causa di ictus è stato etichettato come epidemia nascosta 2. Una delle complicanze mediche più comune dopo un ictus sono cascate con una incidenza fino al 73% nel primo anno post-ictus 3. Il calo post-ictus è multifattoriale e comprende sia fattori spinali e sopraspinali come equilibrio e visuospaziali abbandono 4. Una revisione da Geurts e colleghi 5 identificati 1) multi-direzionale compromessa peso massimo spostamento durante la standing bipedi, 2) a bassa velocità, 3) imprecisioni direzionali, e 4) piccole ampiezze di spostamento del peso piano frontale sub-massimale singole e ciclici come l&#39;equilibrio fattori per l&#39;autunno risk. Il conseguente impatto sulle attività della vita quotidiana può essere significativo in quanto opere precedenti hanno dimostrato che l&#39;equilibrio è associata con la capacità ambulatoriale e l&#39;indipendenza nella funzione motoria lorda 5, 6. Inoltre, Geurts e colleghi hanno suggerito che 5 sovraspinale integrazione multisensoriale (e muscolare coordinamento 7) in aggiunta alla forza muscolare è fondamentale per il recupero di equilibrio che manca attuali protocolli. Verso l&#39;integrazione multisensoriale, la nostra ipotesi 8 su elettroterapia non invasiva volitionally guidato (NMES / SES) è che questo comportamento adattivo può essere modellato e facilitato modulando percezione attiva di input sensoriali durante il movimento ESNM / SES-assistita dell&#39;arto interessato in modo tale che il cervello può integrare questo feedback in uscita successivo movimento con l&#39;assunzione di vie motorie alternative 9, se necessario. Per raggiungere volitionally guidato la formazione del bilancio ESNM / SES-assistita in una risorsa-poor impostazione, a basso costo uomo-macchina-interfaccia (HMI) è stato sviluppato sfruttando disponibile un software open-source e recenti progressi in off-the-shelf videogioco tecnologia dei sensori per il biofeedback visivo-uditiva. NMES comporta la stimolazione elettrica coordinato di nervi e muscoli che ha dimostrato di migliorare la forza muscolare e ridurre la spasticità 10. Inoltre, SES comporta la stimolazione dei nervi sensoriali con la corrente elettrica per evocare sensazioni dove preliminare lavoro pubblicato 11 ha dimostrato che la stimolazione subsensory applicato sui muscoli tibiale anteriore da solo è efficace nell&#39;attenuare oscillazioni posturali. Qui, l&#39;operatore renderà possibile l&#39;integrazione sensoriale-motoria durante la terapia equilibrio post-ictus interattivo dove volitionally-driven ESNM / SES per i muscoli della caviglia agiranno come un amplificatore muscolare (con NMES), così come migliorare il feedback afferente (con SES) per assistere le strategie caviglia sani 12,13,14 per mantenere la posizione eretta durante ondeggia posturali. Questo èbasata sull&#39;ipotesi presentato in Dutta et al. 8 che un aumento dell&#39;eccitabilità corticospinale dei muscoli della caviglia pertinenti effettuate attraverso elettroterapia non invasiva può prestarsi a una migliore modulazione sovraspinale di rigidità della caviglia. In effetti, il lavoro precedente ha mostrato che ESNM / SES suscita cambiamenti duraturi in eccitabilità corticospinale, probabilmente a causa di motori co-attivazione e le fibre sensoriali 15,16. Inoltre, Khaslavskaia e Sinkjaer 17 hanno dimostrato negli esseri umani tale unità corticale motore concorrente presente al momento della NMES / SES esaltata corticale motore eccitabilità. Pertanto, volitionally-driven ESNM / SES può indurre neuroplasticità a breve termine in riflessi spinali (ad esempio, l&#39;inibizione Ia reciproca 17) dove i neuroni cortico che proiettano tramite vie discendenti di un determinato pool motoneuroni possono inibire la piscina motoneuroni antagonista tramite interneuroni Ia-inibitori in esseri umani 18, come mostrato in figura 1, verso una ocondizionata paradigma perant (vedi Dutta et al. 8). <img alt="Figura 1" src="/files/ftp_upload/52394/52394fig1.jpg" /> Figura 1: Il concetto (. Dettagli a Dutta et al 21) sottostante interfaccia uomo-macchina interattiva (HMI) per guidare il centro di pressione (COP) cursore sul bersaglio cued di migliorare il coordinamento muscolare caviglia sotto stimolazione elettrica neuromuscolare volitionally guidato (NMES) -assistita terapia equilibrio visuomotorio EEG:. elettroencefalografia, MN: α-motoneurone, IN: interneurone Ia-inibitorio, EMG: elettromiografia, DRG: dorsali radice gangliari. Tratto da 8 e 37. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52394/52394fig1large.jpg" target="_blank">Cliccate qui per vedere una versione più grande di questa figura.</a> Il antero-posteriore (AP) spostamenti nel centro di massa (COM) vengono eseguiteda plantarflexors caviglia (come mediale gastrocnemio e soleo) e dorsiflessori (come il muscolo tibiale anteriore) mentre medio-laterale (ML) spostamenti vengono eseguite da invertitori caviglia (come il muscolo tibiale anteriore) e evertors (come peroneo lungo e brevis muscoli). Di conseguenza, i danni alla caviglia ictus correlati tra cui la debolezza della caviglia flessori dorsali muscoli e aumento della spasticità della caviglia plantarflexor muscoli portano a controllo posturale compromessa. Qui, i programmi di formazione agilità 6 può essere sfruttato in una realtà virtuale (VR) piattaforma di gioco based che sfidano l&#39;equilibrio dinamico, in cui le attività sono progressivamente aumentati in difficoltà che può essere più efficace di allungamento programma di esercizio statico / spostamento del peso nella prevenzione delle cadute 6. Ad esempio, i soggetti in grado di eseguire volitionally guidato AP assistito NMES / SES e spostamenti ML durante un compito equilibrio visuomotorio dinamico in cui la difficoltà può essere aumentata progressivamente a Amelpost-ictus specifici problemi di controllo alla caviglia iorate di spostamento del peso durante piedi bipede. Verso NMES / SES terapia equilibrio assistito volitionally guidato in un ambiente povero di risorse, vi presentiamo un basso costo HMI per il Mobile del cervello / corpo Imaging (MoBI) 19, in direzione biofeedback visivo-uditiva che può essere utilizzato anche per la raccolta dati dal basso I sensori di costo per l&#39;esplorazione dei dati in linea in Mobilab (vedi Ojeda et al. 20).

<table><tbody><tr><td>Stimolatore NMES</td><td>Vivaltis, Francia</td><td>PhenixUSBNeo</td><td>Stimolatore NMES con sensore EMG (Figura 2b)</td></tr><tr><td>Balance Board</td><td>Nintendo, USA</td><td>Wii Balance Board</td><td>Balance Board (Figura 2b)</td></tr><tr><td>Motion Capture</td><td>Microsoft, USA</td><td>XBOX-360 Kinect</td><td>Motion Capture (Figura 2b)</td></tr><tr><td>Eye Tracker&nbsp;</td><td>Eye Tribe</td><td>The Eye Tribe</td><td>SmartEye Tracker (Figura 2a)</td></tr><tr><td>Sistema di acquisizione dati EEG</td><td>Emotiv, Australia</td><td>Emotiv Neuroheadset</td><td>Cuffie EEG wireless (Figura 2b)</td></tr><tr><td>Elettrodo passivo EEG</td><td>Olimex</td><td>EEG-PE</td><td>Elettrodo passivo per EOG e riferimenti (6 in numero) (Figura 2b)Elettrodo</td></tr> <tr><td>attivo EEG</td><td>Olimex</td><td>EEG-AE</td><td>(10 in numero) (Figura 2b)</td></tr><tr><td>Computer con monitor PC</td><td>Dell</td><td></td><td>Elaborazione dati e feedback visivo (Figura 2)</td></tr><tr><td>Software, elettrodi EMG, elettrodi NMES e cavi</td><td></td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

un uomo-macchina-interfaccia integrazione di sensori a basso costo con una stimolazione del sistema neuromuscolare elettrica per post-ictus balance riabilitazione

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

Un ictus è causato quando una arteria che trasporta il sangue dal cuore a un&#39;area del cervello scoppia o un coagulo ostruisce il flusso di sangue al cervello, impedendo in tal modo la consegna di ossigeno e nutrienti. Circa la metà dei sopravvissuti ictus sono lasciati con un certo grado di disabilità. Metodologie innovative per neuroriabilitazione restaurativa sono urgentemente necessarie per ridurre la disabilità a lungo termine. La capacità del sistema nervoso di riorganizzare la sua struttura, la funzione e le connessioni in risposta a stimoli intrinseci o estrinseci è chiamato TG. Neuroplasticità è coinvolto in post-ictus disturbi funzionali, ma anche nella riabilitazione. cambiamenti neuroplastici benefici possono essere agevolate con elettroterapia non invasiva, come la stimolazione neuromuscolare elettrica (NMES) e la stimolazione elettrica sensoriale (SES). NMES comporta la stimolazione elettrica dei nervi coordinata a motore e dei muscoli per attivarli con continue brevi impulsi di corrente elettrica mentre SES invostimolazione lves di nervi sensoriali con corrente elettrica causando sensazioni che variano da appena percettibile a altamente sgradevole. Qui, la partecipazione attiva corticale in procedure di riabilitazione può essere facilitata dalla guida del elettroterapia non invasiva con biosegnali (elettromiografia (EMG), elettroencefalogramma (EEG), elettrooculogramma (EOG)) che rappresentano simultanea percezione attiva e lo sforzo volitivo. Per raggiungere questo obiettivo in un ambiente povero di risorse, ad esempio, nei paesi a basso e medio reddito, vi presentiamo un basso costo uomo-macchina-interfaccia (HMI), sfruttando i recenti progressi in off-the-shelf tecnologia dei sensori di videogiochi. In questo lavoro, si discute l&#39;interfaccia del software open-source che integra a basso costo sensori off-the-shelf per biofeedback visivo-uditivo con elettroterapia non invasiva per assistere controllo posturale durante equilibrio riabilitazione. Dimostriamo il proof-of-concept su volontari sani.

La figura 4 mostra le caratteristiche lo sguardo degli occhi che sono stati estratti in linea per la quantificazione di una prestazione in grado di corpo durante un compito inseguimento liscio. Le seguenti caratteristiche sono stati estratti come mostrato in Tabella 1: Caratteristica 1 = percentuale deviazione tra la posizione di destinazione stimolo e il baricentro dei punti di fissaggio del ...

In questo articolo viene presentata una nuova interfaccia uomo-macchina a basso costo per un sistema interattivo di riabilitazione dell'equilibrio post-ictus. Il sistema integra sensori a basso costo pronti all'uso verso il paradigma dell'elettroterapia guidato dalla volontà. L'interfaccia software proof-of-concept è stata dimostrata su volontari sani.

Un uomo-macchina-interfaccia Integrazione di sensori a basso costo con una stimolazione del sistema neuromuscolare elettrica per post-ictus Balance riabilitazione

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'obiettivo generale di questa procedura è applicare la tecnologia dei sensori per videogiochi a un'interfaccia uomo-macchina a basso costo per la riabilitazione dell'equilibrio. Questo risultato si ottiene innanzitutto configurando l'equipaggiamento e il software per l'immagine mobile del cervello e del corpo, o MoBI. Il secondo passaggio consiste nel posizionare i sensori MoBI sul corpo per acquisire dati fisiologici.Successivamente, viene utilizzato un eye tracker per valutare i movimenti oculari di inseguimento visivo dopo un ictus. Il tracciamento oculare mostrerà che gli indici legati allo sguardo possono contribuire a definire i deficit oculomotori post-ictus, aspetto potenzialmente rilevante per la pianificazione di una terapia visuomotoria dell'equilibrio. Successivamente, vengono calibrati i sensori per la stimolazione elettrica neuromuscolare, o NMES, utilizzata nella terapia visuomotoria dell'equilibrio nell'ambito di MoBI.L'ultimo passaggio consiste nel raccogliere dati provenienti da più sensori durante la terapia visuomotoria per l'equilibrio, utilizzando sensori a basso costo. Stiamo estendendo questa tecnologia per la riabilitazione domiciliare di pazienti emiplegici che soffrono di perdita dell'equilibrio. Il nostro sistema include lo sguardo basato, il doppio prognostico e uno spettro dello sguardo come componente fondamentale della terapia visuomotoria per l'equilibrio.Questa tecnologia innovativa cattura quindi come il sistema visivo, il sistema motorio e i sistemi dell'equilibrio collaborano dopo un ictus e cerca di riabilitarli attraverso l'allenamento. In linea di principio, questa tecnica può essere utilizzata in altre condizioni, come il disturbo dello spettro autistico, il parkinsonismo, il trauma cranico e anche i disturbi psicomotori dovuti alla depressione. Tutti possono essere riabilitati con questo sistema di allenamento.Iniziare procurandosi uno schermo di proiezione per visualizzare il biofeedback visivo. Regolare l'altezza in modo che il centro dello schermo sia all'altezza degli occhi del soggetto. Quindi posizionare il sensore di acquisizione del movimento davanti allo schermo di proiezione e puntarlo verso il volume di acquisizione del movimento.Verificare che il volume di acquisizione del movimento sia compreso tra 1,5 metri e 2,5 metri di fronte al sensore di motion capture. Successivamente, posizionare la tavola di equilibrio sul pavimento, a circa 2,0 metri di distanza dal sensore di motion capture. Lasciare spazio sufficiente intorno alla tavola di equilibrio per garantire movimenti completi del corpo.Per iniziare il posizionamento dei sensori per l'elettromiografia, o EMG, nel sistema NMES, chiedere al soggetto di sedersi su una sedia. Posizionare gli elettrodi EMG e NMES bilateralmente sui muscoli gastrocnemio mediale e tibiale anteriore del soggetto. Successivamente, collegare gli elettrodi al sistema stimolatore wireless NMES.Successivamente, posizionare il casco per l'elettroencefalogramma, o EEG, sulla testa del soggetto seguendo il sistema internazionale 10-20. Utilizzare della pasta conduttiva per fissare gli elettrodi al cuoio capelluto, come mostrato qui, prima di collegarli al casco EEG senza fili. Posizionare due elettrodi EEG passivi sopra e sotto un occhio per registrare l'elettrooculogramma verticale, o EOG.Aggiungere altri due elettrodi al campus esterno di ciascun occhio per acquisire l'EOG orizzontale. Infine, posizionare due elettrodi EEG passivi sui lobi delle orecchie del soggetto da utilizzare come elettrodi di riferimento EEG. Iniziare posizionando il rilevatore oculare appena sotto il monitor del computer per il feedback visivo e collegarlo al computer per il feedback visivo mediante una porta USB 3.Quindi, chiedere al soggetto di sedersi al banco a una distanza di 50 centimetri dal rilevatore oculare e regolare il monitor del computer per il feedback visivo in modo che gli occhi del soggetto siano al centro del monitor. Sul computer per il feedback visivo, aprire il server Eye Tribe e il programma Eye Tribe When-You-Eye per verificare se gli occhi del soggetto vengono rilevati dall'interfaccia grafica e per eseguire successivamente la procedura di calibrazione del rilevatore oculare. Successivamente, chiedere al soggetto di guardare dritto davanti a sé, fissando il monitor del computer per il feedback visivo, in attesa dei segnali visivi.Eseguire la procedura di calibrazione del tracker oculare cliccando sulla scheda calibra nell'interfaccia Gooey. Eseguire lo stimolo visivo del punto underscore dal file dot exc presente nella cartella smart eye per attivare l'interfaccia basata sulla realtà virtuale. Successivamente, eseguire il programma dot exc di smart eye presente nella cartella smart eye per acquisire i dati dello sguardo oculare del soggetto sincronizzati con il compito basato sulla realtà virtuale.Chiedere al soggetto di seguire gli stimoli visivi fissi e in movimento in diverse posizioni sullo schermo del computer con feedback visivo, al fine di valutare i movimenti oculari di inseguimento dopo un ictus. Innanzitutto, collegare il dispositivo di tracciamento oculare e i sensori della pedana di equilibrio al computer con feedback visivo. Accendere la pedana di equilibrio, o sensore BB.Premere il pulsante sul sensore BB per rendere il dispositivo remoto visibile nel menu. Fare clic sull'icona mostra o nascondi nella barra delle applicazioni del sistema e quindi sull'icona del dispositivo Bluetooth. Successivamente, selezionare l'opzione per il dispositivo aggiunto e associare il BB come dispositivo Bluetooth senza utilizzare un codice, collegandolo al computer per il feedback visivo.Una volta collegata la tavola di equilibrio al computer con feedback visivo, aprire la cartella VBT ed eseguire il file We BB interface dot m per avviare l'interfaccia Matt lab BB. Chiedere al soggetto di posizionarsi sulla tavola di equilibrio. Fare clic su OK per iniziare la calibrazione, quindi inserire il peso del soggetto e fare nuovamente clic su OK.Successivamente, collegare e accendere il sensore di motion capture al computer di acquisizione dati e assicurarsi che l'avvio sia completato, indicato dalla luce verde. Aprire la cartella LSL e avviare il software Mocap per iniziare la trasmissione dei dati del sensore di motion capture. Accendere i sistemi di acquisizione dati EEG ed EOG collegati al computer di acquisizione dati.Per fare ciò, aprire innanzitutto la cartella LSL ed eseguire il server di acquisizione open vibe con LSL dot cmd. Selezionare quindi emotive EPOC dal menu per EEG e EOG e configurare il modulo cliccando su proprietà del driver. Successivamente, fare clic su connetti e poi su riproduci per avviare il server di acquisizione.Cominciare chiedendo al soggetto di posizionarsi sulla tavola di equilibrio e di indossare un'imbracatura di sicurezza. Impostare un livello minimo di base di NMES per la stazione eretta impostando la frequenza di stimolazione a 20 hurtz. Successivamente, aumentare la larghezza dell'impulso e il livello di corrente nel software NMES installato sul computer di acquisizione dati finché non si raggiunge la stazione eretta.Per la VBT assistita da NMES, chiedere al soggetto di sedersi su una sedia, rivolto verso il sensore di acquisizione del movimento con i piedi sulla tavola di equilibrio. Eseguire il programma calib sensors nella cartella data collect per raccogliere i dati di calibrazione multiplo dei sensori. Infine, chiedere al soggetto di eseguire movimenti massimali auto-iniziati di afferrata in diverse direzioni che influenzano la posizione del baricentro nel feedback visivo.Iniziare eseguendo il programma di acquisizione del valore di base presente nella cartella di acquisizione dati per raccogliere i dati multisensoresiali allo stato di riposo con occhi aperti. A tale scopo, chiedere al soggetto di rimanere fermo per due minuti e di fissare il punto centrale corrispondente al baricentro visualizzato nel feedback visivo. Successivamente, eseguire il programma VBT acquisito presente nella cartella di acquisizione dati per raccogliere i dati sensoriali durante il VBT.Collegare l'uscita video del computer per il feedback visivo allo schermo di proiezione ed eseguire il file dot exe delle attività smart IVRT nella cartella VBT del computer per il feedback visivo per avviare l'interfaccia grafica delle attività smart IVRT. Chiedere quindi al soggetto di prestare attenzione ai segnali audio e visivi sullo schermo del computer e di spostare il cursore il più rapidamente possibile verso bersagli periferici presentati in modo casuale. Al termine della Fase di Movimento, chiedere al soggetto di mantenere il cursore sulla posizione del bersaglio per un secondo.Dopo la fase di mantenimento periferico, chiedere al soggetto di tornare alla posizione centrale di mantenimento mentre il sistema acquisisce le due coordinate spaziali del centro di pressione e le due coordinate spaziali dei dati dello sguardo. Le caratteristiche dello sguardo oculare sono state raccolte mediante il sistema di eye tracking per quantificare le prestazioni del soggetto durante un compito di inseguimento liscio, al fine di un successivo confronto con i dati VBT post ictus. Successivamente, per la VBT, il protocollo è stato modificato per adattare il compito di raggiungimento funzionale, al fine di quantificare la capacità del soggetto di spostare volontariamente la propria posizione del centro di pressione nel minor tempo possibile senza perdere l'equilibrio, ricevendo un feedback visivo.Qui, i dati EOG mostrano che durante la VBT, il rapporto FD, ovvero il rapporto tra la durata della fissazione sul bersaglio e la durata della fissazione sul cursore, è aumentato mentre l'errore quadratico medio normalizzato è diminuito. Durante l'esecuzione di questa procedura, è molto importante considerare la sicurezza e il comfort del paziente emiplegico. Ci si aspetta che un sistema di riabilitazione dell'equilibrio basato sulla realtà virtuale possa essere efficace nel trattare i disturbi dell'equilibrio nei pazienti emiplegici.Pertanto, seguendo questa procedura, altre misurazioni cliniche aggiuntive, come la valutazione clinica dell'equilibrio e della mobilità, potrebbero essere lontane dall'offrire una conoscenza completa di come le misurazioni quantitative si confrontano con altri parametri clinici standard, in modo da ottenere un quadro esaustivo del deficit funzionale di un paziente colpito da ictus e da poter affrontare in modo completo tale problema nella riabilitazione.

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Sviluppo di un sistema efficace cervello-macchina-interfaccia (BMI) per il restauro e la riabilitazione della locomozione bipede richiede accurata decodifica di intenti dell'utente. Qui vi presentiamo un protocollo sperimentale romanzo e la tecnica di raccolta dei dati per l'acquisizione simultanea non invasiva di attività neurale, l'attività muscolare, e al corpo intero cinematica durante i vari compiti e le condizioni di locomozione.

Simultanea Elettroencefalografia cuoio capelluto (EEG), Elettromiografia (EMG), e al corpo intero di registrazione inerziale segmentale per Multi-modal Neural decodifica

Una piattaforma di seduta è stata sviluppata e assemblata che destabilizza passivamente la postura da seduti in esseri umani. Durante la stabilizzazione dell'attività dell'utente, un'unità di misura inerziale registra movimento del dispositivo ed elementi vibranti forniscono feedback basato su prestazioni al sedile. Il dispositivo portatile e versatile può essere utilizzato in paradigmi di formazione, valutazione e riabilitazione.

Un dispositivo di Vibrotactile Feedback per la valutazione di equilibrio seduti e formazione

Gli individui con instabilità cronica della caviglia (CAI) presentano carenza di controllo posturale e attivazione muscolare ritardata degli allevamenti inferiori. La posturografia dinamica computerizzata combinata con l'elettromiografia superficiale fornisce informazioni sulla coordinazione dei sistemi visivi, somatosensoriali e vestibolari con regolazione dell'attivazione muscolare per mantenere la stabilità posturale negli individui con CAI.

Valutazione del controllo posturale e dell'attivazione muscolare a bassa estremità in individui con instabilità cronica della caviglia

Questo protocollo descrive il processo per l'esecuzione di una valutazione neurofisiologica dei muscoli degli arti inferiori, tibiale anteriore e soleo, in posizione eretta utilizzando TMS nelle persone post-ictus. Questa posizione fornisce una maggiore probabilità di suscitare una risposta TMS post-ictus e consente l'uso di una ridotta potenza dello stimolatore durante le valutazioni neurofisiologiche.

Valutazione neurofisiologica in piedi dei muscoli degli arti inferiori post-ictus

Questo manoscritto fornisce un metodo innovativo per lo sviluppo di un'interfaccia biologica dei nervi periferici denominata Muscle Cuff Regenerative Peripheral Nerve Interface (MC-RPNI).  Questo costrutto chirurgico può amplificare i segnali efferenti motori del nervo periferico associato per facilitare il rilevamento accurato dell'intento motorio e il potenziale controllo dei dispositivi esoscheletrici.

L'interfaccia nervosa periferica rigenerativa della cuffia muscolare per l'amplificazione dei segnali nervosi periferici intatti

Si stima che 1 persona su 6 in tutto il mondo avrà un ictus nel corso della vita, causando disabilità a lungo termine, i cui meccanismi di riabilitazione sono ancora poco compresi. Questo studio propone un protocollo per valutare l'attivazione cerebrale mediante spettroscopia funzionale nel vicino infrarosso (fNIRS) durante una sessione di terapia robotica degli arti inferiori.

Un esperimento che utilizza la spettroscopia funzionale nel vicino infrarosso e i movimenti di puntamento multiarticolare dell'arto inferiore assistiti da robot

Questo protocollo descrive un robot per la riabilitazione degli arti superiori che fornisce un feedback intelligente attraverso quattro modalità. Queste modalità migliorano la funzione e la flessibilità degli arti superiori, migliorando così la qualità della vita dei pazienti.

Miglioramento della funzione e delle capacità motorie dell'arto superiore dopo l'ictus attraverso un robot per la riabilitazione dell'arto superiore

Questo protocollo sperimentale delinea l'uso di un sistema robotico a doppio arto superiore orientato al compito per pazienti con ictus con disfunzione dell'arto superiore. I risultati indicano che questo sistema può migliorare significativamente la funzione degli arti superiori e le attività della vita quotidiana dei pazienti con ictus.

Applicazione di un sistema robotico a doppio arto superiore orientato al compito per il recupero funzionale dell'arto superiore in pazienti con ictus

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).

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

Questo protocollo mira a valutare l'efficacia clinica e il comfort del paziente nell'utilizzo di robot di riabilitazione dell'arto inferiore al letto del paziente per la riabilitazione dell'emiplegia post-ictus, confrontando gli esiti con quelli della terapia manuale tradizionale tramite studi controllati randomizzati.

Applicazione di robot per la riabilitazione degli arti inferiori al letto del paziente nella riabilitazione dopo l'ictus: uno studio controllato randomizzato

Scopri un'interfaccia uomo-macchina a basso costo per la riabilitazione dell'equilibrio post-ictus, che integra sensori MoBI, eye tracking e stimolazione neuromuscolare elettrica NMES per migliorare l'accessibilità delle terapie.

Un uomo-macchina-interfaccia Integrazione di sensori a basso costo con una stimolazione del sistema neuromuscolare elettrica per post-ictus Balance riabilitazione (Video) | JoVE Journal

Un uomo-macchina-interfaccia Integrazione di sensori a basso costo con una stimolazione del sistema neuromuscolare elettrica per post-ictus Balance riabilitazione

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