Robotic Mirror Therapy System voor functioneel herstel van Hemiplegische Arms

Summary

We ontwikkelden een real-time mirror robot systeem voor het functioneel herstel van de aangedane armen met behulp van automatische controle-technologie, voerden een klinische studie met gezonde proefpersonen, en vastbesloten taken via feedback van revalidatie artsen. Deze eenvoudige spiegel robot kan effectief te ergotherapie bij patiënten met een beroerte worden aangebracht met een aangedane arm.

Abstract

Mirror therapie is uitgevoerd volgens de effectieve ergotherapie in een klinische setting voor functioneel herstel van een aangedane arm na een beroerte. Het wordt uitgevoerd door het opwekken van een illusie door het gebruik van een spiegel alsof de aangedane arm beweegt in real-time tijdens het verplaatsen van de gezonde arm. Het kan de hersenen neuroplasticiteit te vergemakkelijken door middel van de activering van de sensomotorische cortex. Echter, conventionele spiegeltherapie een kritische beperking dat de hemiplegische arm eigenlijk beweegt. Aldus hebben we een real-time 2-assige robot mirror systeem als eenvoudige uitbreidingsmodule conventionele spiegeltherapie met een gesloten feedbackmechanisme met real-time beweging van de hemiplegische arm mogelijk maakt. We gebruikten 3 Attitude and Heading Reference System sensoren, 2 borstelloze DC-motoren voor de elleboog en pols gewrichten en exoskeletal frames. In een haalbaarheidsstudie op 6 gezonde proefpersonen, robotachtig spiegel therapie was veilig en haalbaar is. We verder geselecteerde taken die bruikbaar zijn voor activiteiten van daily levende training door middel van feedback van revalidatie artsen. Een CVA patiënt toonden verbetering in de Fugl-Meyer beoordelingsschaal en elleboog flexiespasticiteit na 2 weken toepassing van de spiegel robotsysteem. Robot spiegeltherapie kan proprioceptieve ingang vergroten om de sensorische cortex, die wordt belangrijk geacht neuroplasticiteit en functioneel herstel van hemiplegische behandelgroepen. De spiegel robotsysteem document kan gemakkelijk worden ontwikkeld en effectief gebruikt om ergotherapie te bevorderen.

Introduction

Voor patiënten met een beroerte, disfunctie van een aangedane arm heeft verzwakkende effect. De mogelijkheid om activiteiten uit te voeren met twee handen is van essentieel belang voor het dagelijks leven, maar functioneel tekort van een aangedane arm blijft vaak zelfs een paar jaar na het begin van de beroerte. Tussen de verschillende opleidingen in het ziekenhuis, een oefening om het bereik van de beweging of passieve herhaling te verhogen van eenvoudige taken hebben weinig effect op functioneel herstel van een aangedane arm. Om deze reden heeft de opleiding van zinvolle taken met betrekking tot de activiteiten van het dagelijks leven (ADL) is toegepast op ergother....

Protocol

Alle procedures werden beoordeeld en goedgekeurd door de Institutional Review Board van Seoul National University Hospital goedgekeurd.

1. Mirror Therapy Taken

1. Voorbeelden van 2-dimensionale spiegeltherapie taken (figuur 3)
   1. Vrij bewegen de gezonde arm, terwijl in de spiegel kijken ongeveer 5 minuten voor de warming-up.
      OPMERKING: Men kan een metronoom gebruiken zodat de patiënt de beweging van het gezonde arm op ritmische wijze kan uitoefenen.
   2. Op gezonde kant, dribbelen en plaats een kleine bal in het gekozen gat vergelijkbaar met biljart voor ongeveer 5 min ( "Bal in gaten" taak). Dribbelen en plaats een ....

Results

Zes gezonde proefpersonen voerden een "pen markering taak" (aanraken van de twee kleine platen afwisselend met een pen bevestigd aan de gezonde kant zie figuur 17) 10 keer die werd gemiddeld 106 sec per vak. Geen bijwerking werd waargenomen, en robotica spiegel therapie werd bewezen haalbaar.

Bovendien is een klinische studie betreffende herstel artsen uitgevoerd. We hadden gevraagd om deskundige adv.......

Discussion

Het primaire doel van dit onderzoek was om een ​​real-time mirror robotsysteem voor functioneel herstel van een hemiplegische arm een ​​automatisch regelalgoritme ontwikkelen. Het effect van robot-ondersteunde therapie op de lange termijn herstel van de bovenste ledematen impairment na een beroerte werd gunstig bewezen in eerdere studies ^12, en verschillende soorten arm robots zijn ingevoerd ^13-20. Echter, eerdere studies van bovenste lidmaat robots die bilaterale armbeweging gerealiseerd toegepast.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
LabVIEW	National Instruments		System design software
24 V power supply	XP Power	MHP1000PS24 24V	Any 24 V power supply should do
AHRS sensor receiver	E2box	EBRF24GRCV
AHRS sensors	E2box	EBIMU-9DOFV2	You will need total 3 sensors. Any AHRS sensors will do
EC90 flat motor module	Maxon	323772 + 223094 + 453231	Any geared motor with higher than 30 Nm should do. (For our custom machined parts, you will need these particular flat motor and gear module, but the gear ratio and encoder may vary)
EC45 flat motor module	Maxon	397172	Any geared motor with higher than 10 Nm should do (For our custom machined parts, you should use the same gear module but the gear ratio, motor, and encoder may vary)
EPOS2 70/10 controller	Maxon	375711	This can be replaced with EPOS 24/5 controller
EPOS2 24/5 controller	Maxon	367676
Connector and cable set	Maxon	381405 + 384915 + 275934 + 354045	You can also make these cables. Connectors and corresponding wire info can be found in "300583-Hardware-Reference-En.pdf" and "300583-Cable-Starting-Set-En.pdf"
Coupling- Oldham, Set Screw Type	Misumi	MCORK30-10-12	Type may vary
Coupling- High Rigidity, Oldham, Set Screw Type	Misumi	MCOGRK34-12-12	Type may vary
Shaft Collars	Misumi	SCWDM10-B	You will need 4 sets
Shaft Collars	Misumi	SDBJ10-8	You will need 2 sets
Precision Linear Shaft	Misumi	PSSFG10-200	Any straight 10 mm diameter shaft with at least 200 mm length should do
Bearings with housings	Misumi	BGRAB6801ZZ
Elbow motor force dispersion shaft	custom machined	3D CAD
Lower elbow support	custom machined	Part Drawings
Elbow rooftop frame	custom machined	Part Drawings
Support wall	custom machined	Part Drawings	You will need 2 frames.
Elbow coupling hollow cylinder cover	custom machined	Part Drawings
Wrist motor force dispersion shaft	custom machined	Part Drawings
Wrist rooftop frame	custom machined	Part Drawings
Upper wrist coupling hollow cylinder cover	custom machined	Part Drawings
Lower wrist coupling hollow cylinder cover	custom machined	Part Drawings
Joint movement limiter	custom machined	Part Drawings
Handle	3D printed	Part Drawings
Upper elbow support	3D printed	Part Drawings
Friction reduction ring	3D printed	Part Drawings
Acrylic mirror	custom laser cutting	Part Drawings
Task table	custom machined	Part Drawings
Silicone sponge
DOF limiter	3D printed	Part Drawings
DOF limiter lid	3D printed	Part Drawings
Healthyarm handle	3D printed	Part Drawings
Ball rollers - Press fit	Misumi	BCHA18
Goalpost	3D printed	Part Drawings
Circle trace	3D printed	Part Drawings
Angled assist	3D printed	Part Drawings	Optional
Curved assist	3D printed	Part Drawings	Optional
Plain assist	3D printed	Part Drawings	Optional
Task board	custom laser cutting	Part Drawings