Sviluppo di un nuovo programma di riabilitazione orientato alle attività utilizzando una mano robotica dell'esoscheletro bimanuale

Questo protocollo di allenamento assistito da robot e orientato alle attività è stato sviluppato per i pazienti con disfunzione delle mani causata da deficit neurologici. Il nostro protocollo è il primo a integrare un programma di allenamento orientato alle attività con una mano robotica per la riabilitazione della funzione a mano e il primo a studiare la fattibilità e l'accettabilità del protocollo. Abbiamo progettato oggetti specializzati che possono essere manipolati utilizzando il protocollo di training.

Quindi il nostro sistema di mani robotiche può essere applicato all'allenamento del movimento bimanuale. A dimostrare la procedura saranno Yi-Mei Chen e Szu-Shen Lai, terapisti occupazionali del mio dipartimento. Prima di iniziare l'analisi, posizionare il sensore sulla mano non infetta del soggetto e utilizzare il nastro adesivo per fissare il polso.

Utilizzare un cuscinetto pulito per avvolgere la mano interessata e fissare saldamente il nastro a gancio e ad anello. Allentare il meccanismo del pollice della mano dell'esoscheletro per consentire la regolazione dell'angolo di apertura del pollice e posizionare la mano interessata nella mano dell'esoscheletro. Fissare il gancio e l'anello al palmo attraverso l'anello di fissaggio.

Successivamente, fissare le dita una per una, iniziando con l'indice e finendo con il pollice. Fissare il nastro ad anello parallelo al polso attraverso l'anello di fissaggio e regolare il pollice in un angolo confortevole. Quindi, stringere il meccanismo del pollice.

Per impostare la scatola di controllo, inserire il cavo per la mano dell'esoscheletro e inserire il cavo per il guanto del sensore. Inserire entrambi i gruppi di cavi nella presa nella casella di controllo e inserire il cavo di alimentazione nella casella di controllo. Quindi, collegare il cavo di alimentazione a una presa con la tensione corretta.

Quando il sistema e il soggetto sono pronti, passare alla casella di controllo e impostare la modalità su Cinque dita per consentire alla mano dell'esoscheletro di spostare passivamente le dita del soggetto. Chiedi al soggetto di eseguire un'attività di presa e rilascio guidata dalla mano dell'esoscheletro per 2,5 minuti. Passare alla modalità a Dito singolo.

Quindi, lasciare che la mano dell'esoscheletro sposti le dita del soggetto individualmente e passivamente mentre il soggetto si estende e ritrae le singole dita per 2,5 minuti. Per una sessione di movimento bimanuale assistita da robot, passare alla modalità Specchio per consentire il movimento della mano non influenzata che indossa il guanto del sensore per controllare i movimenti della mano dell'esoscheletro. Per condurre una prova della capacità del soggetto di manipolare gli oggetti utilizzando il sistema a mano robotico, montare la mano dell'esoscheletro alla mano non infetta del soggetto e il guanto del sensore alla mano inalterata come appena dimostrato, e posizionare una fionda sotto il gomito del soggetto e la mano di esoscheletro per sostenere il braccio interessato.

Successivamente, condurre una sessione di riscaldamento come appena dimostrato. Dopo il riscaldamento, utilizzare il sistema a mano robotico per cinque minuti per dimostrare come manipolare gli oggetti progettati, incluso l'uso della prehension palmare per raccogliere il piolo, una prehension laterale per raccogliere il cubo rettangolare, un mandrino a tre punti per raccogliere il cubo, una presa sferica per raccogliere la palla e una presa cilindrica per raccogliere la barra cilindrica. Dopo la dimostrazione, posizionare due basi bilateralmente davanti alle mani del soggetto e posizionare gli oggetti sulla parte superiore di una base per facilitarne la manipolazione.

Chiedere al soggetto di utilizzare il sistema a mano robotico per afferrare ogni oggetto 20 volte al giorno per tre giorni consecutivi, a partire dall'area della base e sollevando, spostando e rilasciando ogni oggetto sulla linea mediana durante il monitoraggio e la registrazione del tasso di successo per ogni tentativo. In questa analisi rappresentativa sono stati valutati tre soggetti sani e tre soggetti post-ictus. L'età media del gruppo sano era di 28 anni, mentre l'età media del gruppo di pazienti era di 49 anni.

Mini-Mental State Examination, Fugl-Meyer Assessment, Modified Ashworth Scale finger e Brunnstrom stage scores sono stati ottenuti anche per ogni paziente. I soggetti del gruppo sano hanno perfettamente manipolato tutti gli oggetti con e senza il sistema a mano robotico, con un tasso medio di successo del 100% per ogni attività. Tutti i pazienti, tuttavia, hanno mostrato difficoltà nella manipolazione degli oggetti senza il sistema a mano robotico, dimostrando un tasso di successo dello 0% per tutti gli oggetti.

Al contrario, tutti i tassi di successo del paziente sono aumentati in modo significativo quando è stato utilizzato il sistema a mano robotica, avvicinandosi a tassi simili a quelli osservati in soggetti sani, supportando la fattibilità dell'utilizzo del sistema robotico delle mani nei pazienti con ictus. Ricorda ai soggetti di concentrarsi sul controllo del movimento delle loro mani bilaterali durante l'allenamento del movimento bimanuale, assicurandosi che i modelli di presa sugli oggetti siano corretti. Seguendo questa procedura, è necessaria una prova controllata randomizzata per determinare gli effetti terapeutici del protocollo di allenamento.

Utilizzando questa tecnica, i ricercatori possono programmare protocolli di riabilitazione con delicato movimento delle dita per una grave disfunzione delle mani e possono esplorare gli effetti sulla neuroplasticità cerebrale e sui risultati funzionali.