Un protocollo riabilitativo strutturato per Improved multifunzionale protesica di controllo: un caso di studio

L'obiettivo generale di questa procedura è addestrare gli amputati degli arti superiori all'uso di arti protesici avanzati. Ciò si ottiene utilizzando le strategie di apprendimento intrinseche degli amputati per guidare la riabilitazione. Il primo passo è far imitare e ripetere al paziente i movimenti eseguiti da un dimostratore.

Successivamente, il paziente si impegna con un sistema informatico per rafforzare l'apprendimento e per addestrare algoritmi per il controllo protesico. Il passaggio finale consiste nel controllo indipendente da parte del paziente di un arto protesico avanzato. In definitiva, la formazione riabilitativa strutturata viene utilizzata per dimostrare che l'utilizzo di strategie di apprendimento intrinseche degli amputati migliora il controllo protesico avanzato.

Quindi ho avuto l'idea di questo metodo per la prima volta quando stiamo tentando di addestrare un amputato a controllare un arto protesico avanzato. Sfortunatamente, i metodi di riconoscimento dei modelli esistenti non erano efficaci. La dimostrazione visiva di questo metodo è fondamentale in quanto il metodo stesso è completamente visivo ed è importante che i medici e gli ingegneri lo considerino durante la formazione dei pazienti e non solo degli algoritmi.

Inizia inserendo un'invasatura e una protesi personalizzate per il partecipante. Calibrare l'hardware protesico e utilizzare i dati di calibrazione raccolti per il controllo protesico. Non dare al partecipante alcuna formazione formale, tuttavia, istruiscilo che eseguirà otto azioni, che includono uno stato di riposo con l'arto protesico che consentirà il controllo di un bersaglio visivo sullo schermo di un computer.

Mostra un'immagine statica del movimento sullo schermo e chiedi al partecipante di seguire un segnale visivo. Quindi mostra al partecipante i grafici polari unici e specifici che corrispondono ai loro modelli di elettromiografia o EMG. Incoraggia il partecipante a seguire il segnale visivo indicando lo schermo.

Ripeti l'attività tre volte con diverse posizioni del braccio. Rilassato, rilassato, allungando la mano davanti e allungando la mano. Per migliorare l'addestramento del sistema, completa tutte le otto azioni e i tre livelli di forza per ogni posizione del braccio per raccogliere un totale di 72 campioni individuali di addestramento del sistema.

Una volta completata la formazione, utilizzare i set di dati di formazione di questa sessione per calibrare e regolare la protesi in modo che il partecipante possa esercitarsi nel controllo in tempo reale. Consentire al partecipante di controllare la protesi mediante controllo proporzionale sequenziale o un movimento alla volta con la velocità del dispositivo proporzionale ai livelli di contrazioni muscolari. Una volta che ciascuna delle otto azioni è stata eseguita in modo ripetibile e affidabile, cambia lo schema di controllo in un controllo proporzionale e simultaneo, consentendo più di un movimento del polso alla volta.

Quindi chiedi al partecipante di esercitarsi in compiti semplici come raccogliere un semplice oggetto e appoggiarlo su un lato. Concediti due ore di riposo. Prima di completare la valutazione dei risultati, valutare le prestazioni del partecipante utilizzando la procedura di valutazione manuale di Southampton o la misura dei risultati SHA.

Confrontare i punteggi SHAP con una misura di base utilizzando la protesi standard del partecipante. Assicurarsi che il partecipante non abbia accesso alla protesi personalizzata e agli algoritmi di controllo dopo il completamento della sessione naïve. Tre mesi dopo l'esecuzione della sessione ingenua, la sessione di allenamento strutturata struttura la sessione di allenamento nel seguente ordine: imitazione, ripetizione, rinforzo e controllo protesico.

Per l'imitazione, istruire il partecipante a imitare direttamente le otto azioni desiderate eseguite dal dimostratore in tempo reale. Per fare ciò, far sedere il partecipante a un angolo di 45 gradi rispetto al dimostratore e fornire una visuale libera della mano del dimostratore corrispondente al lato interessato del partecipante. Esegui ogni azione per tre secondi.

Per la ripetizione. Chiedi al partecipante di ripetere l'azione che è stata imitata 10 volte per 30 secondi. Senza alcun segnale visivo, osservare l'attività EMG corrispondente rappresentata dai grafici polari di ciascun movimento.

Quindi, per rinforzo, presenta al partecipante un feedback visivo delle sue otto azioni esattamente come si è visto nella sessione ingenua. Chiedi al partecipante di eseguire le azioni mentre visualizza i grafici polari in tempo reale con sovrapposizioni di movimento registrate per rafforzare l'apprendimento. Assicurati che l'allenamento di rinforzo sia esattamente lo stesso dell'allenamento impartito durante la sessione ingenua.

Una volta completata la formazione, utilizzare i set di dati di formazione di questa sessione per calibrare e regolare la protesi in modo che il partecipante possa esercitarsi nel controllo in tempo reale. Consentire al partecipante di controllare liberamente la protesi mediante controllo proporzionale sequenziale o un movimento alla volta con la velocità del dispositivo proporzionale ai livelli di contrazioni muscolari. Una volta che ciascuna delle otto azioni è stata eseguita in modo ripetibile e affidabile, cambia lo schema di controllo in controllo proporzionale e simultaneo, consentendo più di un movimento del polso alla volta, chiedi al partecipante di esercitarsi in compiti semplici come raccogliere un semplice oggetto e appoggiarlo su un lato.

Concedi 24 ore di riposo prima di completare la valutazione dei risultati. Infine, valuta le prestazioni del partecipante utilizzando la misura dell'esito dello shape. Confrontare i punteggi SHAP con una misura di base utilizzando la protesi standard del partecipante.

Questo protocollo descrive un metodo riabilitativo strutturato, che include strategie di imitazione, ripetizione e apprendimento per rinforzo per un migliore controllo protesico multifunzionale. Qui i punteggi SHAP vengono confrontati tra la sessione naïve di base e la sessione di allenamento strutturata. I risultati del test shap hanno mostrato che i maggiori miglioramenti si sono verificati durante le attività che utilizzavano movimenti di flessione ed estensione del polso, che questo nuovo schema di controllo e la protesi personalizzata fornivano rispetto alla protesi standard del partecipante.

Dopo questa procedura, gli amputati dell'arto superiore possono imparare rapidamente a controllare i movimenti simultanei di un arto protesico avanzato, mantenendo la sicurezza e la protezione del tradizionale controllo proporzionale in tutti i movimenti.