バイマニュアル外骨格ロボットハンドを用いた新規タスク指向リハビリテーションプログラムの開発

このロボット支援、タスク指向のトレーニングプロトコルは、神経学的欠陥によって引き起こされる手機能障害を有する患者のために開発された。私たちのプロトコルは、手機能リハビリテーションのためのロボットハンドとタスク指向のトレーニングプログラムを統合する最初のものであり、プロトコルの実現可能性と受容性を調査する最初のものです。トレーニングプロトコルを使用して操作できる特殊なオブジェクトを設計しました。

その後、ロボットハンドシステムをバイマニュアル移動トレーニングに適用できます。この手順のデモンストレーションは、私の部署の作業療法士であるYi-Mei ChenとSzu-Shen Laiです。分析を開始する前に、センサーを被写体の影響を受けない手に置き、フックアンドループテープを使用して手首を固定します。

きれいなパッドを使用して、影響を受ける手を包み、フックとループテープをしっかりと固定します。外骨格の手の親指機構を緩めて親指開口角度の調整を可能にし、影響を受けた手を外骨格の手に置きます。フックを締め、締めリングを通して手のひらにループします。

その後、指を1本ずつ締め、人差し指で始まり、親指で仕上げます。フックとループテープを締めリングを通して手首に平行に留め、親指を快適な角度に調整します。次に親指機構を締めます。

コントロールボックスを設定するには、外骨格手用のケーブルを挿入し、センサーグローブ用のケーブルを挿入します。両方のケーブルをコントロールボックスのソケットに差し込み、電源ケーブルをコントロールボックスに差し込みます。次に、電源ケーブルを正しい電圧でコンセントに接続します。

システムとサブジェクトの準備ができたら、コントロールボックスに切り替え、モードをファイブフィンガーに設定して、外骨格の手が被検者の指を受動的に動かせます。外骨格の手で案内された把握と解放のタスクを2.5分間実行するように被験者に依頼する。モードをシングルフィンガーに切り替えます。

次に、外骨格の手が被検者の指を個別に、受動的に動かし、被験者は個々の指を2.5分間伸ばして引き込む。ロボット支援バイマニュアル移動セッションの場合は、モードをMirrorに切り替えて、センサーグローブを装着している影響を受けない手の動きを可能にして、外骨格の手の動きを制御できるようにします。ロボットハンドシステムを使用して物体を操作する被験者の能力の試験を行うために、外骨格の手を被験者の影響を受けない手にフィットさせ、センサーグローブを示したように影響を受けない手に合わせ、被験者の肘と外骨格の手の下にスリングを置いて患部の腕を支える。

次に、ちょうど示したようにウォームアップセッションを行います。ウォームアップの後、ロボットハンドシステムを5分間使用して、パルマーの先触を使用してペグを拾う、長方形の立方体を拾う横の先入れ、立方体を拾う3ポイントチャック、ボールを拾うための球状の把握、円筒形の把握など、設計されたオブジェクトを操作する方法を実証します。デモの後、二つの基地を被験者の手の前に二国間に置き、その操作を助けるために1つの基地の上にオブジェクトを置きます。

被験者はロボットハンドシステムを使用して、各オブジェクトを3日間連続して20回把握し、ベースの領域から始めて、各オブジェクトを正中線に持ち上げ、移動させ、解放し、各試行の成功率を監視および記録します。本代表分析では、3人の健常者と3人の脳卒中後被験者が評価された。健常群の平均年齢は28歳であったのに対し、患者群の平均年齢は49歳であった。

ミニメンタル状態検査、Fugl-Meyer評価、修正アシュワーススケール指、およびブルンストロームステージスコアも患者ごとに得られた。健康なグループの被験者は、ロボットハンドシステムの有無にかかわらず、すべてのオブジェクトを完全に操作し、すべてのタスクの平均成功率は100%でした。しかし、すべての患者は、ロボットハンドシステムなしで物体を操作するのが困難であり、すべての物体に対して0%の成功率を示した。

対照的に、ロボットハンドシステムを使用すると、すべての患者の成功率が大幅に増加し、健康な被験者で観察されたものと同様の速度に近づき、脳卒中患者でロボットハンドシステムを使用する可能性をサポートしています。バイマニュアルの移動訓練中に二国間の手の移動制御に集中し、物体の把握パターンが正しいことを確認するように被験者に思い出させる。この手順に従って、無作為化比較試験は、トレーニングプロトコルの治療効果を決定するために必要とされる。

この技術を使用して、研究者は重度の手機能障害のための繊細な指の動きを持つリハビリテーションプロトコルをプログラムすることができ、脳神経可塑性および機能的転帰への影響を探求することができる。