改良された多機能人工制御のための構造化リハビリテーションプロトコル：ケーススタディ

Summary

義肢の発達が自然制御の目標に向かって進むにつれて、切断者の新たな運動技能を学ぶ能力を利用することで、習熟度が可能になるかもしれません。この原稿では、多機能補綴制御を改善するための、模倣、反復、強化学習戦略を含む構造化されたリハビリテーションプロトコルについて説明します。

Abstract

ロボットシステムの進歩により、多機能な動きを生成することができ上肢用補綴物をもたらしています。しかし、これらの洗練されたシステムは、複雑な制御方式を学ぶために上肢切断者を必要とします。人間は模倣と他の学習戦略を通じて新たな動きを学習する能力を持っています。このプロトコルは、模倣、繰り返し、および強化学習を含み、この方法は、多機能補綴コントロール性を向上させることができるかどうかを評価することを目的と構造化されたリハビリ方法について説明します。補綴使用の経験4年で、肘切断者の下、左、このケーススタディに参加しました。使用プロテーゼは、手首の回転にミケランジェロの手で、手の動きの複数の組み合わせを許可された手首の屈曲と伸展の追加機能します、。参加者のサウサンプトンハンド評価手順のスコアは、構造化されたトレーニング、次の58から71に改善しました。このことはimitの構造化されたトレーニングプロトコルエーション、反復と強化は新しい義手を制御するために学ぶことに役割を有することができます。大きな臨床研究は、しかし、これらの知見をサポートする必要があります。

Introduction

切断者に手の機能を置き換えることは難しい努力です。高度に熟練した手の動きをコーディネートする生来の能力ではなく、開発するために学習の人間の何年もかかる^。1-5手の外傷性の損失の後、補綴手段でこの機能を複製することは簡単な作業ではなく、持続的な学習の時間を必要とするかもしれません。

補綴設計とその制御のためのインターフェースの方法は、自然な方法で多機能コントロールを目標に、急速な技術革新の対象となっている。これらの制御システムの複雑さは、切断者のためのより多くの機能を提供するために、実質的に増加させる^6。これらのシステムの正確な制御を確実にするために、新技術の放棄を低減するために、適切な訓練を確立する必要があります。これは、切断者「固有の学習戦略に基づいている場合は、より成功する可能性があります。

ビジョンは、ル時に重要な役割を再生することができます手の動きのarning。行動研究は他人⁷の行動を観察するか、視覚的な手がかり^8を使用することにより、健常個人が新たな動きを学び、調整することを示しています。観測された行動の観察、理解と実行のプロセスを経て、個人が他人の行動を模倣することができます。ミラーニューロンシステム（MNS）を含むことができる具体的な皮質ネットワークは、この機能の基礎と考えられている、と義肢を制御する役割を有することが....

Protocol

ローカル研究倫理委員会によって承認されたこの研究は、ヘルシンキ宣言に従って行われました。研究は、参加者に自主的に研究に参加する決定を計量​​し、情報に基づいた、書面による同意によって彼の参加を確認する時間をできるように、開始前に参加者に完全な詳細に説明しました。

注：27歳の一人の男は、研究に参加しました。参加者が正常なビジョンを持っていた、左下記肘切断者で、経験のあるユーザー（4年総プロテーゼ使用）でした。この研究に彼が日常的に使用されるプロテーゼを開始する前には、15ヶ月一日あたり12〜15時間、手首の回転に4チャンネル筋電義手でした。参加者の右手には、以前に外科的に再構築されたが、他の物理的または神経学的障害を持っていたされていませんでした。

1.研究デザイン

1. 2セッションで研究を分割：NA39;使用しまして、構造化されたトレーニング、以下を使用します。
   注意：これは、前とそれぞれのトレーニング後の被検体内の比較を可能にすることです。
2. 互いに独立したものとして扱われるように、これらの2つのセッションが、少なくとも3ヶ月離れていることを確認してください。
3. 両方のセッションの開始時に、参加者にカスタマイズされたソケットとプロテーゼをフィット。補綴ハードウェアと制御アルゴリズムは、このプロトコルの材料セクションで詳述したものと一致していることを確認してくだ....

Results

8ヶ月、試験前に臨床スタッフにより測定したとき、彼の毎日の補綴物との参加者のベースラインSHAP性能は81でした。 100のSHAPのスコアが健常手の機能を表します^。24参加者は、より高度な人工器官の制御システムとナイーブセッション中に58の全体的なSHAPスコアを獲得しています。しかし、3ヶ月後、新しいシステムとなし、さらに相互作用して、脇に構造化されたトレーニングから、参加者は、同じ高度なシステム（ 表2）と71のSHAPのスコアを達成しました。

全体のSHAPスコアは機能プロファイルの評価に分けた場合には、参加者が三脚把握を除いて、全ての官能基（球状、電力、チップ、横方向および伸長把握）で好調たことが観察されました。しかし、最大の観察された改善は、新しい制御方式とプロテーゼは彼の伝統ながら、提供される機能は、拡張中でしたアルプロテーゼが（ 図5）しませんでした。これはまた、ベースラインまたはナイーブセッションよりも構造化されたトレーニングセッションの後に良好であった球状の把握の向上に貢.......

Discussion

我々の調査結果は、構造化されたトレーニングは1つのセッション中に多機能義手の制御を改善に役立っていることを、この研究に参加するために示唆しています。ここで使用される構造化プログラムは、参加者が自分の伝統的な義手を完了することができませんでした手の動きの模倣、繰り返し補強の組み合わせでした。

参加者がSHAPテストで彼の伝統的な補綴物で高い得点が、それは彼が典型的には15ヶ月の期間にわたって一日あたり12〜15時間の間に、そのデバイスを身に着けていたことは注目に値します。ベースラインSHAPスコアによって記載されているように、それは彼が非常に長い学習期間後に学び、彼の伝統的な補綴物に慣れていたことは明らかです。彼の伝統的な補綴物に非常に慣れされた後、多機能手への切り替えの難しさは、ナイーブセッションで観察された性能の急激な低下によって強調されました。この証拠は、Sとして、予想されました個人が新たな運動技能を学習するように、彼らが実行されているアクションの内部モデルを開発することを^uggests。25この内部モデルにおける摂動のいくつかのフォームがあり、そのような.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
ミケランジェロの手	のオットーBock Healthcare Products GmbH、	8E500=L-M
AxonRotation	オットーBock Healthcare Products GmbH、A	9S503
手首屈筋	オットーBock Healthcare Products GmbH、		プロトタイプユニット
AxonMaster	Otto Bock Healthcare Products GmbH、A	13E500
電極	オットーBock HealthcareProducts GmbH, A	13E200=50AC
ScissorFenceElectrodeCarrier	Otto Bock Healthcare Products GmbH, A		prototype unit
Acquisition Software	Otto Bock Healthcare Products GmbH, A		prototype unit
カーボンシャフト	Otto Bock Healthcare Products GmbH, A		prototype unit