Method Article

Verbetering van de functie van de bovenste ledematen en motoriek na een beroerte door middel van een revalidatierobot voor de bovenste ledematen

DOI:

10.3791/66938

⸱

September 6th, 2024

 ,  ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Department of Rehabilitation Medicine, The First Affiliated Hospital, School of Medicine, Zhejiang University, 2The Second Affiliated Hospital and Yuying Children's Hospital, Wenzhou Medical University, 3Department of Rehabilitation Medicine, Taizhou Hospital Affiliated to Wenzhou Medical University, 4Affiliate Hospital of Shandong University of Traditional Chinese Medicine

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Dit protocol beschrijft een revalidatierobot voor de bovenste ledematen die intelligente feedback geeft via vier modi. Deze modi verbeteren de functie en flexibiliteit van de bovenste ledematen, waardoor de kwaliteit van leven van de patiënt wordt verbeterd.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Cerebrovasculaire accidenten, algemeen bekend als beroertes, vertegenwoordigen een veel voorkomende neurologische gebeurtenis die leidt tot aanzienlijke handicaps aan de bovenste ledematen, waardoor de activiteiten van het dagelijks leven van individuen diepgaand worden beïnvloed en hun kwaliteit van leven wordt verminderd. Traditionele revalidatiemethoden voor het herstel van de bovenste ledematen na een beroerte worden vaak gehinderd door beperkingen, waaronder vermoeidheid van therapeut en patiënt, vertrouwen op enkelvoudige trainingsmethodologieën en gebrek aan aanhoudende motivatie. Om deze uitdagingen aan te pakken, introduceert deze studie een revalidatierobot voor de bovenste ledematen, die intelligente feedbackbewegingscontrole gebruikt om de therapeutische resultaten te verbeteren. Het systeem onderscheidt zich door zijn vermogen om de richting en omvang van de force feedback dynamisch aan te passen, op basis van de detectie van spastische bewegingen tijdens oefeningen, waardoor een op maat gemaakte therapeutische ervaring wordt geboden. Dit systeem is uitgerust met vier verschillende trainingsmodi, intelligente beoordeling van het bewegingsbereik van de gewrichten en de mogelijkheid om trainingsprogramma's te personaliseren. Bovendien biedt het een meeslepende interactieve game-ervaring in combinatie met uitgebreide veiligheidsmaatregelen. Deze veelzijdige aanpak verhoogt niet alleen de betrokkenheid en interesse van de deelnemers buiten de traditionele revalidatieprotocollen, maar toont ook aanzienlijke verbeteringen aan in de functionaliteit van de bovenste ledematen en de activiteiten van het dagelijks leven bij hemiplegische patiënten. Het systeem is een voorbeeld van een geavanceerd hulpmiddel bij de revalidatie van de bovenste ledematen en biedt een synergetische mix van precisie, personalisatie en interactieve betrokkenheid, waardoor de therapeutische opties die beschikbaar zijn voor overlevenden van een beroerte worden verbreed.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Beroerte, geïdentificeerd als een acute neurologische gebeurtenis veroorzaakt door de verstopping of scheuring van hersenvaten, onderbreekt de hersencirculatie1, gerangschikt als de op één na belangrijkste doodsoorzaak en een belangrijke bijdrage aan langdurige invaliditeit wereldwijd. Op de eerste dag na een beroerte ervaart tot 80% van de overlevenden disfunctie van de bovenste ledematen, waarbij 30%-66% zes maanden later nog steeds met problemen wordt geconfronteerd. Na een jaar rapporteren mensen met beperkingen aan de bovenste ledematen verhoogde angst, verminderde kwaliteit van leven en verminderd geluk3. Bovendien bereikt 16 maanden na een beroerte slechts ongeveer 60% van de hemiplegische personen die ziekenhuisrevalidatie nodig hebben, functionele onafhankelijkheid bij dagelijkse basisactiviteiten, waarbij degenen die lijden aan sensorische, motorische en visuele beperkingen aanzienlijk meer afhankelijk zijn van de ondersteuning van deverzorger4. Bovendien belemmert disfunctie van de bovenste ledematen het nut van de hand, met name opgemerkt door verhoogde spierspanning bij verzwakte flexoren en extensoren tijdens fysieke taken5.

Ondanks verschillende revalidatie-inspanningen vormt het effectief aanpakken van verwondingen aan de bovenste ledematen bij overlevenden van een beroerte een formidabele uitdaging6. Training met hoge intensiteit en repetitieve taken heeft optimale resultaten opgeleverd, maar vereist een aanzienlijke betrokkenheid van de therapeut, wat leidt tot hoge kosten en logistieke lasten7. Daarom zijn goedkope interventies nodig die de werkdruk van therapeuten niet verhogen en tegelijkertijd de interesse van patiënten in training vergroten. De revalidatierobot voor de bovenste ledematen kan dienen als een alternatieve behandeling om lichaamsbeweging met hoge intensiteit te bevorderen en de afhankelijkheid van therapeuten te verminderen1. Het is een nieuw ontwikkeld intelligent feedback-revalidatierobotsysteem voor de bovenste ledematen (zie Materiaaltabel). Het apparaat kan objectieve statistieken uitvoeren (zoals snelheid, koppel, bewegingsbereik, positie, enz.) om de verbeteringen van patiënten te beoordelen en te bewaken en de behandeling aan te passen aan de verschillende gradaties van motorische stoornissen. Het heeft een hoge consistentie en reproduceerbaarheid voor wijdverbreid gebruik. Bovendien ondersteunt sterk bewijs hoge intensiteit, hoge herhaling en taakgerichte training bij het vergemakkelijken van motorisch herstel na een beroerte8.

Aan de andere kant zijn revalidatierobots een relatief nieuwe ondersteunende behandelingsbenadering met voordelen zoals hoge veiligheid en duurzaamheid9. De American Stroke Association heeft onlangs richtlijnen vrijgegeven waarin wordt gemeld dat robotondersteunde motorische training patiënten kan helpen de motorische functie en mobiliteit na een beroerte te verbeteren, naast conventionele therapie10. Een artikel uit 2018 in het Journal of Rehabilitation Medicine meldde dat het combineren van robotondersteunde training met conventionele revalidatie de motorische functie van de bovenste ledematen bij patiënten met een beroerte aanzienlijk kan verbeteren, watklinische promotie rechtvaardigt. Het systeem omvat vier trainingsmodi: training met constante snelheid, training met trapondersteuning, actieve training en weerstandstraining, en kan beoordelingen uitvoeren van het bewegingsbereik van de gewrichten. Een overzicht van robotondersteunde revalidatie voor patiënten met een subacute beroerte gaf aan dat robotinterventies de functies van de bovenste ledematen aanzienlijk verbeterden, met name in de schouder-, elleboog- en onderarmprestaties, zoals beoordeeld door de Functional Independence Measure en Fugl-Meyer Assessment Scale. Deze interventies verbeterden ook de dagelijkse levensactiviteiten, waardoor de kwaliteit van leven verbeterde10.

Deze studie heeft tot doel de effectiviteit van een intelligente feedbackrevalidatierobot te evalueren bij het revalideren van motorische functies van de bovenste ledematen bij patiënten met vroege hemiplegie na een beroerte, en een wetenschappelijke basis te bieden voor revalidatiestrategieën voor patiënten met een beroerte met hemiplegie.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Deze studie werd goedgekeurd door de ethische commissie van het First Affiliated Hospital van de Zhejiang University, China, en alle onderzoeksprotocollen werden geformuleerd in overeenstemming met de principes van de Verklaring van Helsinki. Alle patiënten gaven schriftelijke geïnformeerde toestemming om deel te nemen aan dit onderzoek. De studie rekruteerde 24 patiënten met hemiplegie van de bovenste ledematen die van januari 2023 tot juni 2023 werden opgenomen op de revalidatieafdeling van het First Affiliated Hospital van de Zhejiang University. Inclusiecriteria waren: eerste ischemische of hemorragische beroerte bevestigd door neuroimaging (CT of MRI), leeftijd van 45 tot 75 jaar, binnen 6 maanden na het begin, motorische functiestoornis van de bovenste ledematen en unilaterale hemiplegie (Fugl-Meyer Assessment for Upper Extremity, FMA-UE ≤40)12,13, gewijzigde Ashworth-schaal ≤214, Mini-Mental State Examination (MMSE) >20 (indicatie van adequate cognitieve functie)15, en een klinisch stabiele toestand met onderliggende ziekten die goed onder controle zijn en waarvoor geïnformeerde toestemming is ondertekend. Uitsluitingscriteria waren: onstabiele intracraniale aandoening, cognitieve en taalstoornissen, schoudersubluxatie, mobiliteitsstoornissen in schouder/elleboog/pols, ernstige spasticiteit (Ashworth 3-4) en visuele beperking. De details van de robot en de software die in dit onderzoek zijn gebruikt, staan vermeld in de Materiaaltabel.

1. Opzet van het onderzoek

  1. Genereer een willekeurig getal met behulp van SAS-software om alle patiënten in twee groepen te verdelen: experimenteel en controlegroep, elk met 12 patiënten.
  2. Voer eerste beoordelingen uit van de motorische functie van de bovenste ledematen en het zelfzorgvermogen met behulp van FMA-UE12, Brunnstrom-score (BRS)16 en gewijzigde Barthel-index (MBI)17 door een geblindeerde revalidatietherapeut.
  3. Dien tijdens het onderzoek basismedicamenteuze behandeling toe aan alle patiënten, met de nadruk op bloeddrukcontrole, bloedglucosebeheer, bloedlipidenregulatie, preventie van aanvallen, enz.
  4. Geef de controlegroep dagelijks 30 minuten routinematige revalidatietraining van de bovenste ledematen, inclusief actieve en passieve gewrichtstraining, spierversterking en vingerbewegingsoefeningen18.
    1. Voeg daarnaast dagelijks 30 minuten schuurplanktraining toe19. Bied gespecialiseerde therapie voor disfunctie van de onderste ledematen, afasie, dysfagie en andere functionele stoornissen indien nodig door professionele therapeuten, vijf keer per week toegediend gedurende acht weken.
  5. Bied de experimentele groep dagelijks dezelfde 30 minuten routinematige revalidatietherapie voor de bovenste ledematen aan als de controlegroep, aangevuld met dagelijks 30 minuten revalidatierobottraining voor de bovenste ledematen. Bied gelijkwaardige therapie voor andere functionele stoornissen als gegeven aan de controlegroep.

2. Specifieke bedieningsstappen voor de revalidatierobot van de bovenste ledematen

  1. Evaluatie van het bewegingsbereik van de gewrichten en het motorisch controlevermogen
    1. Vraag de patiënt om voor de robot te gaan zitten en de borstkas één stoot van het platform verwijderd te houden (Figuur 1).
    2. Plaats de aangedane hand op de eindprocessor van de robot en gebruik handschoenen en binders om de pols en hand vast te zetten om wegglijden tijdens het sporten te voorkomen.
    3. Vraag de patiënt om de bovenarm maximaal te bewegen en zo ver mogelijk uit te strekken.
      NOTITIE: Het instrument registreert automatisch het handbewegingstraject van de patiënt om het actieve gewrichtsbewegingsbereik van de patiënt te bepalen.
    4. Leg de gezonde hand op de aangedane hand en beweeg de aangedane bovenarm maximaal met behulp van de gezonde kant.
      OPMERKING: Het instrument registreerde het handbewegingstraject van de patiënt en verkreeg het passieve bewegingsbereik van het gewricht. Passieve metingen van het bewegingsbereik kunnen door de therapeut worden ondersteund als de patiënt bilaterale mobiliteitsbeperkingen heeft.
    5. Stel de evaluatieparameters voor de motorbesturing in, inclusief doelherhalingstijden, enkele trainingstijd en enkele ontspanningstijd.
      OPMERKING: De evaluatieparameters voor motorische controle werden door de therapeut ingesteld op basis van de FMA-UE-score12van de patiënt en wekelijkse evaluaties met behulp van het ingebouwde beoordelingssysteem van de robot, zoals het verhogen van de moeilijkheidsgraad voor deelnemers met een betere kracht van de bovenste ledematen, het verhogen van het aantal herhalingen en het verkorten van de rusttijd, om de motorische controle van de patiënt nauwkeuriger te beoordelen.
    6. Bestuur het doelpunt om in verschillende richtingen te bewegen, afhankelijk van het bewegingspad en de richting die op het scherm wordt weergegeven.
      NOTITIE: Het instrument evalueert het motorisch controlevermogen van de patiënt op basis van de motorische prestaties van de patiënt.
  2. Selectie van de trainingsmodus
    1. Selecteer de isokinetische passieve trainingsmodus als de spieren van de bovenste ledematen van de patiënt helemaal niet kunnen samentrekken of slechts een kleine hoeveelheid samentrekking hebben (BRS 1-2).
      OPMERKING: De robot biedt volledige hulp om de aangedane bovenste ledemaat aan te drijven voor de trainingstaak voor passieve beweging.
    2. Selecteer de trainingsmodus voor extra beweging als de bovenste ledemaat van de patiënt gedeeltelijke gewrichtsbewegingen kan uitvoeren, maar de beweging zeer licht is en het vrijwillige bewegingsvermogen slecht is (BRS 3).
      NOTITIE: Het systeem kan de overeenkomstige hulpkracht in realtime leveren op basis van de werkelijke krachtgraad van de patiënt en de actieve deelname van de bovenste ledemaat van de patiënt tijdens het hele trainingsproces induceren om de juiste bewegingsmodus te vormen.
    3. Selecteer de actieve trainingsmodus als de spierkracht van de bovenste ledematen van de patiënt grote kracht of gedeeltelijke weerstand kan produceren (BRS 4).
      OPMERKING: De robot kan het belangrijkste bewegingsvermogen van de bovenste ledematen van de patiënt verder versterken.
    4. Selecteer de weerstandstrainingsmodus om de nauwkeurigheid en richtcontrole van de bovenste ledematen van de patiënt verder te verbeteren als de kracht van de bovenste ledematen van de patiënt al sterk is en een grotere weerstand kan weerstaan (BRS 5-6).
  3. Selectie van opleidingsprocedures
    1. Kies de trainingsprocedure en merk op dat het systeem meer dan 10 interessante spelprogramma's biedt, zodat patiënten verschillende VR-scènes en interactieve ervaringen kunnen ervaren, wat het trainingsenthousiasme van patiënten aanzienlijk verbetert (Figuur 2).
  4. Spelparameters instellen
    1. Stel de trainingstijd in op basis van de fysieke conditie van de patiënt, die in het algemeen ongeveer 10-20 minuten kan zijn.
      OPMERKING: Als de kracht van de bovenste ledematen van de patiënt goed is, verleng dan de enkele trainingstijd om de inspanningstolerantie van de patiënt te verbeteren. Als de kracht van de bovenste ledematen van de patiënt slecht is, kies dan een kortere enkele trainingstijd en laat de patiënt het trainingsprogramma in meerdere sessies voltooien.
    2. Stel het bewegingsbereik in op basis van het geëvalueerde bewegingsbereik van het gewricht en kies uit volledig bereik, gemiddeld bereik of klein bewegingsbereik.
    3. Stel het activiteitstraject in op basis van de kenmerken van de spierkracht van de bovenarm van de patiënt en kies het juiste activiteitspad om zwakke spieren aan te pakken en te versterken.
    4. Stel de waarde van de bekrachtiging of weerstand in op basis van de spierkracht van de patiënt.
      OPMERKING: Tijdens het trainingsproces kan het instrument ook automatisch de bekrachtiging en wrijvingskracht aanpassen aan de werkelijke force feedback van de patiënt.
    5. Stel de beschermingsdrempel in met behulp van mechanische feedbacktechnologie om te detecteren wanneer de kracht van de patiënt de drempel bereikt, wat wijst op spasmen (gemanifesteerd als ongemak, een plotselinge toename van de spierspanning of abnormale gewrichtsstijfheid en vergrendeling). Het apparaat geeft een alarm en stopt onmiddellijk om de veiligheid van de training van de patiënt te garanderen.
  5. Specifiek opleidingsproces
    OPMERKING: Patiënten worden getraind met 2-3 spelitems per dag en verschillende spelitems kunnen regelmatig worden gewijzigd.
    1. Doe mee aan de groenteboerderij: Vraag de patiënt in de virtuele boerderij om de kleine handjes te besturen om fruit en groenten te pakken en zoveel mogelijk sterren te verzamelen.
      OPMERKING: Deze activiteit is voornamelijk gericht op het bewegingsbereik bij flexie en extensie van elleboog en pols.
    2. Neem deel aan verdedig de basis: In de scène van de virtuele militaire basis, vraag de patiënt om de roos nauwkeurig te besturen om alle geëlimineerde monsters neer te schieten.
      OPMERKING: Deze oefening is bedoeld om de spiercontrole in de elleboog en pols te verbeteren, waardoor de nauwkeurigheid van schietacties wordt verbeterd.
    3. Speel kleur trefbal: Vraag de patiënt op verschillende wegen en obstakels om de bal te beheersen om obstakels van verschillende kleuren te vermijden om gouden munten te verkrijgen.
      OPMERKING: Deze oefening omvat schouder-, elleboog- en polsbewegingen om de spierkracht en gewrichtsmobiliteit te verbeteren.
    4. Navigeer door Star Wars: Vraag de patiënt in de virtuele ruimteomgeving om de positie van het vliegtuig te beheersen om te schieten om het virus te vernietigen, terwijl beweging en vijandelijke aanvallen worden vermeden, spieruithoudingsvermogen en reactiekracht worden getraind.
      OPMERKING: Deze training verhoogt het uithoudingsvermogen, de reactiesnelheid en de nauwkeurigheid van de bovenste ledematen en verbetert de coördinatie en kracht van elleboog en schouders.
    5. Neem deel aan kwaliteitsbal: Vraag de patiënt om de bal te controleren om te bereiken en in de roos te blijven; Hoe dichter de bal bij de roos is, hoe hoger de score is.
      OPMERKING: Deze activiteit oefent elleboogflexie, extensie, schouderadductie, abductie en activeert de biceps en triceps voor nauwkeurige controle.
    6. Speel super pingpong: Vraag de patiënt in de virtuele balomgeving om het pingpongbord te besturen om de bal te raken en tafeltennis te spelen met de tegenstander. De moeilijkheidsgraad is verhoogd en geüpgraded, en het reactievermogen en de hand-oogcoördinatievaardigheden worden getraind.
    7. Doe mee aan de blokwereld: vraag de patiënt om het schieten in de roos te beheersen om blokken te vernietigen, pas op voor vijandelijke aanvallen en verzamel zoveel mogelijk munten, train denkstrategie en oog-handcoördinatie.
    8. Speel bal: Vraag de patiënt om de bal te controleren om het doel te raken; De bal wordt gescoord, pas op voor vijandelijke aanvallen en verzamel zoveel mogelijk munten.
    9. Doe mee aan de legendarische schutter: vraag de patiënt om het handvat vast te houden en continu kracht uit te oefenen in de richting van de pijl. De spiergroepen van de bovenste ledematen zijn isometrische contractie en de kracht wordt opgeslagen om te vuren om het doelwit te vernietigen.

3. Vervolg procedure

  1. Evalueer alle patiënten opnieuw op FMA, BRS en MBI na 8 weken training door dezelfde revalidatietherapeut.
  2. Voer alle gegevens in de software in voor statistische analyse. Gebruik een gepaarde steekproef-t-toets voor vergelijking binnen de groep en twee onafhankelijke steekproef-t-toetsen voor vergelijking tussen groepen. Beschouw P < 0,05 als statistisch significant.

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

In totaal werden 24 patiënten geïncludeerd en willekeurig toegewezen aan de controlegroep of de experimentele groep (tabel 1). Er was geen statistisch significant verschil tussen de twee groepen voor geslacht, leeftijd, ziekteduur of type beroerte (P > 0,05). Na 8 weken training van de bovenste ledematen werd de Fugl-Meyer Assessment for Upper Extremity (FMA-UE)12 gebruikt om de motorische functie van de bovenste ledematen te evalueren, terwijl de Brunnstrom Recovery Stage for Arm (BRS-Arm)16 en Brunnstrom Recovery Stage for Hand (BRS-Hand) werden gebruikt om de herstelfase van de bovenste ledematen te beoordelen. De Modified Barthel Index (MBI)17 werd gebruikt om het dagelijks leven van patiënten te evalueren.

Na revalidatietraining vertoonden beide groepen een significante verbetering in FMA-UE en BRS-Hand (Figuur 3, Tabel 2). Bovendien vertoonde de trainingsgroep voor revalidatierobots voor revalidatie van de bovenste ledematen superieure FMA-UE- en MBI-scores in vergelijking met de controlegroep, wat aangeeft dat de combinatie van robottraining voor revalidatie van de bovenste ledematen met conventionele training de motorische functie van de bovenste ledematen kan verbeteren en het herstel van het dagelijks levensvermogen bij patiënten met een beroerte tijdens de herstelperiode kan bevorderen.

Wat de werkzaamheid betreft, waren de revalidatieresultaten van de revalidatierobot voor de bovenste ledematen in combinatie met conventionele revalidatietraining van de bovenste ledematen beter dan die van alleen het gebruik van conventionele training, wat suggereert dat de revalidatierobot van de bovenste ledematen in de klinische praktijk als een aanvullende behandelingsmodaliteit kan worden beschouwd.

figure-results-1
Figuur 1: Opstelling voor revalidatie van de bovenste ledematen. Een proefpersoon zit bij de revalidatierobot van de bovenste ledematen, bijgestaan door een fysiotherapeut. De opstelling demonstreert de positionering en interactie tussen de proefpersoon en de revalidatieapparatuur. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

figure-results-2
Figuur 2: Game-interface in de revalidatierobot van de bovenste ledematen. De afbeelding toont de game-inhoud die is geïntegreerd in het bewegingsschema van de revalidatierobot van de bovenste ledematen. Deze interface is ontworpen om het onderwerp te betrekken en therapeutische oefeningen te vergemakkelijken door middel van interactieve gameplay. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

figure-results-3
Figuur 3: Statistische analyse van revalidatie-uitkomsten. De figuur toont de statistische analyse van (A) Fugl-Meyer Assessment for Upper Extremity (FMA-UE), (B) Brunnstrom Recovery Stages for Arm (BRS-Arm) en (C) Hand (BRS-Hand), en (D) Modified Barthel Index (MBI) voor de controle- en experimentele groepen voor en na de behandeling. Significante verschillen worden aangegeven met *P < 0,05, **P < 0,01 en ***P < 0,001. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

GroepnGeslacht (n)Leeftijd ('x±s, y )Verloop van de ziekte ('x±s , d)Soort slag (n)Hemiplegische zijde (n)
MannelijkVrouwelijkIschemischeHemorragischeLinksRechts
Controlegroep (n = 12)127552,25 ± 6,8133.33 ± 9.518466
Experimentele groep (n = 12)128453,50 ± 7,9832.41 ± 9.396657
P>0,05>0,05>0,05>0,05>0,05

Tabel 1: Basiskenmerken van controle- en experimentele groepen.

GroepFMA-UEBRS-ArmBRS-HandMiljoen MBI
Controlegroep (n = 12)Per behandeling18.50 ± 3.092,75 ± 0,971,92 ± 0,7953.58 ± 11.22
Nabehandeling21,08 ± 2,94 *3.17 ± 1.032,75 ± 0,97 *56.75 ± 12.18
Experimentele groep (n = 12)Per behandeling18.67 ± 3.732,92 ± 0,792,00 ± 0,6054,5 ± 12,04
Nabehandeling24.08 ± 2.78 ***#3,83 ± 0,94 *3.5 ± 1.09 ***67,83 ± 12,63 *#
*P < 0,05, vergeleken met voorbehandeling; #P < 0,05, vergeleken met de controlegroep

Tabel 2: Vergelijking van FMA-UE- en MBI-scores voor en na de training. Deze tabel vergelijkt de Fugl-Meyer Assessment for Upper Extremity (FMA-UE) en Modified Barthel Index (MBI) scores tussen de controle- en experimentele groepen voor en na de trainingsperiode. De waarden worden weergegeven als gemiddelde ± standaarddeviatie (x ± s).

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Voortbouwend op eerder onderzoek20, hanteert deze studie een geïntegreerde aanpak door robottraining voor revalidatie van de bovenste ledematen te combineren met conventionele therapeutische methoden voor herstel na een beroerte. De huidige bevindingen suggereren dat deze integratie de motorische functie van de bovenste ledematen aanzienlijk verbetert en het vermogen om activiteiten van het dagelijks leven (ADL's) uit te voeren verbetert, waardoor de resultaten die alleen met traditionele revalidatietechnieken worden bereikt, worden overtroffen.

Dit onderzoek onderzoekt de effectiviteit van robotinterventies binnen virtuele omgevingen. Hondori et al. ontwikkelden een systeem met behulp van webcam-gebaseerde kleurmarkeringstracking voor handrevalidatie, maar het stuitte op beperkingen zoals afhankelijkheid van externe markeringen en precisie van handtracking21. Evenzo gebruikten Cipresso et al. en Avola et al. Kinect en infrarooddieptecamera's voor VR-gebaseerde revalidatie, die werden beperkt door gamevariëteit en ongemak van op het hoofd gemonteerde schermen22,23. Ons systeem maakt daarentegen gebruik van geavanceerde visuele feedback en real-time kwantitatieve gegevens, waardoor de betrokkenheid van de patiënt en de effectiviteit van de training aanzienlijk worden verbeterd.

Er is verdere vooruitgang geboekt bij het verfijnen van exoskelethandschoenen en het verbeteren van de mogelijkheden voor revalidatie op afstand. Cordella et al. en Farulla et al. richtten zich op nauwkeurige bewegingsreplicatie en force feedback met behulp van geavanceerde camerasystemen en master-slave-besturingsmechanismen24,25. Recente ontwikkelingen op het gebied van gebarenbesturing en hersen-/neurale-computerinterfaces voor exoskelet-ondersteunde handrevalidatie zijn geïntroduceerd door Liu Wei en Soskadar et al., die MYO-armbanden gebruiken en EEG- en EOG-technologieën integreren om de gebarenherkenning en het aanpassingsvermogen van het systeem in de loop van de tijd te verbeteren 26,27,28. Ons systeem bouwt voort op deze vooruitgang door automatische aanpassing van hulp of weerstand te bieden op basis van de spierkracht van de patiënt, waardoor gepersonaliseerde en dynamische trainingsoptimalisatie wordt gegarandeerd, wat aansluit bij eerdere onderzoeken die de voordelen van gepersonaliseerde training aantoonden29.

In deze studie werd een grondige analyse uitgevoerd van de unieke kenmerken van de revalidatierobot voor de bovenste ledematen en zijn vermogen om traditionele revalidatiemethoden in de klinische praktijk te overtreffen. In eerste instantie maakt de revalidatierobot van de bovenste ledematen gebruik van een geavanceerd visueel feedbacksysteem, dat realtime, kwantitatieve visuele feedback geeft via grote schermen en scenario-interactie30. Het systeem maakt gebruik van een progressief spelformaat, dat niet alleen de interactiviteit en aantrekkingskracht van de training verbetert, maar ook de betrokkenheid en proactiviteit van de patiënt aanzienlijk verhoogt, vergelijkbaar met bevindingen uit eerdere studies. Onderzoek heeft aangetoond dat deze methode het functionele herstel van de aangedane bovenste ledematen effectief verbetert door het rekruteringsproces van spiervezels te optimaliseren31.

Vergeleken met traditionele training in schuurplanken, bieden de visuele feedback en taakgerichte training van de revalidatierobot van de bovenste ledematen duidelijke voordelen, in navolging van eerdere onderzoeksresultaten30. Een studie heeft aangetoond dat het visuele feedbackmechanisme van het systeem niet alleen de juiste koppeling tussen sensorische verzameling en motorische controle vergemakkelijkt, maar ook nauwkeurige bewegingspatronen bevordert door middel van continue hersenstimulatie, waardoor de coördinatie en precisie van bewegingen van de bovenste ledematen wordtverbeterd30. Bovendien kan de revalidatierobot van de bovenste ledematen de toegepaste hulp of weerstand automatisch aanpassen op basis van veranderingen in de spierkracht van de patiënt, waardoor een gepersonaliseerde en dynamische optimalisatie van de training wordt bereikt. Deze functie verbetert het initiatief van de patiënt en de trainingsresultaten aanzienlijk, in overeenstemming met eerder onderzoek32.

Het ontwerp van het systeem verbetert niet alleen de revalidatieresultaten, maar optimaliseert ook de toewijzing van therapeutische middelen, waardoor de efficiëntie van de behandeling aanzienlijk wordt verbeterd32. Door een therapeut in staat te stellen meerdere patiënten tegelijkertijd toezicht te houden met behulp van de revalidatierobot van de bovenste ledematen, maakt het systeem efficiënt gebruik van de energie van de therapeuten van de revalidatieafdeling, in overeenstemming met eerder onderzoek. Daarom demonstreert de revalidatierobot van de bovenste ledematen niet alleen doorbraken in technologische innovatie, maar toont hij ook een enorm potentieel bij het leveren van continue en efficiënte revalidatiediensten, waardoor het een cruciaal hulpmiddel is voor het verbeteren van de revalidatietraining van patiënten met beperkingen aan de bovenste ledematen na een beroerte. Deze kenmerken maken de revalidatierobot van de bovenste ledematen tot een instrument van aanzienlijke klinische relevantie op het gebied van revalidatie van de bovenste ledematen.

Door uitgebreide repetitieve training die wordt gefaciliteerd door de revalidatierobot van de bovenste ledematen, kunnen meerdere functies bij patiënten worden verbeterd11. De intensieve, repetitieve training die door het robotsysteem wordt geboden, speelt een belangrijke rol bij het bevorderen van neuroplasticiteit en functioneel herstel, het aanpakken van proprioceptieve tekorten en het verbeteren van de sensomotorische integratie. De taakgerichte spelomgeving van het systeem en de progressieve trainingsprotocollen versterken niet alleen de motivatie van de patiënt, maar dragen ook bij aan opmerkelijke verbeteringen in de motorische controle33,34. De beperkingen van het onderzoek, waaronder de kleine steekproefomvang, zijn echter mogelijk niet volledig representatief voor de bredere populatie. Bovendien benadrukken de beperkte duur van de studie en het ontbreken van follow-up op lange termijn de noodzaak van verder onderzoek om de blijvende voordelen van robotondersteunde training in de context van revalidatie na een beroerte te bevestigen. Deze studie pleit voor de integratie van robotische en traditionele therapieën, wat wijst op een aanzienlijke verbetering van de herstelresultaten en ter ondersteuning van de wijdverbreide klinische acceptatie van gepersonaliseerde, boeiende revalidatiestrategieën.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

De auteurs verklaren geen belangenconflicten of financiële openbaarmakingen met betrekking tot deze studie.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

We zijn ook de beroepsbeoefenaren in de gezondheidszorg en medewerkers van het First Affiliated Hospital van de Zhejiang University dankbaar voor hun steun en samenwerking tijdens het onderzoeksproces.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
Upper Limb Rehabilitation Robot[Fourier M2]Shanghai Fourier Intelligence, ChinaArmMotus M2Het systeem voor intelligente krachtfeedback en bewegingscontrole voor de bovenste ledematen [M2] is een nieuwe generatie systeem voor intelligente krachtfeedbackrevalidatierobottraining, onafhankelijk ontwikkeld door Shanghai Fourier Intelligence. Op basis van kerntechnologieën zoals krachtfeedback kan dit trainingssysteem de kracht van de patiënt waarnemen en of er spastische stijfheid is wanneer de patiënt de vooraf bepaalde actie voltooit, en vervolgens de krachtondersteuning of weerstand van het apparaat zelf wijzigen, om de motorische disfunctie van de bovenste ledematen te verbeteren. Door doelgerichte training geeft M2 spellen een trainingskarakter, verhoogt de enthousiasme van patiënten en oefent effectiever de grove motorische functie en cognitieve functie van de bovenste ledematen van patiënten.
SAS softwareSAS Institutehttps://www.sas.com/en_in/home.html
SPSS softwareIBMversie 26https://www.ibm.com/products/spss-statistics

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Chinembiri, B., Ming, Z., Kai, S., Xiu Fang, Z., Wei, C. The fourier m2 robotic machine combined with occupational therapy on post-stroke upper limb function and independence-related quality of life: A randomized clinical trial. Top Stroke Rehabil. 28 (1), 1-18 (2021).
  2. Raghavan, P. Upper limb motor impairment after stroke. Phys Med Rehabil Clin N Am. 26 (4), 599-610 (2015).
  3. Chien, W. T., Chong, Y. Y., Tse, M. K., Chien, C. W., Cheng, H. Y. Robot-assisted therapy for upper-limb rehabilitation in subacute stroke patients: A systematic review and meta-analysis. Brain Behav. 10 (8), e01742(2020).
  4. Stinear, C. M., Lang, C. E., Zeiler, S., Byblow, W. D. Advances and challenges in stroke rehabilitation. Lancet Neurol. 19 (4), 348-360 (2020).
  5. Basu, A. P., Pearse, J., Kelly, S., Wisher, V., Kisler, J. Early intervention to improve hand function in hemiplegic cerebral palsy. Front Neurol. 5, 281(2014).
  6. Wade, D. T., Langton-Hewer, R., Wood, V. A., Skilbeck, C. E., Ismail, H. M. The hemiplegic arm after stroke: Measurement and recovery. J Neurol Neurosurg Psychiatry. 46 (6), 521-524 (1983).
  7. French, B., et al. Repetitive task training for improving functional ability after stroke. Cochrane Database Syst Rev. , (2007).
  8. Zhang, L., Jia, G., Ma, J., Wang, S., Cheng, L. Short and long-term effects of robot-assisted therapy on upper limb motor function and activity of daily living in patients post-stroke: A meta-analysis of randomized controlled trials. J Neuroeng Rehabil. 19 (1), 76(2022).
  9. Stein, J. Robotics in rehabilitation: Technology as destiny. Am J Phys Med Rehabil. 91 (11 Suppl 3), S199-S203 (2012).
  10. Zengin-Metli, D., Özbudak-Demir, S., Eraktaş, İ, Binay-Safer, V., Ekiz, T. Effects of robot assistive upper extremity rehabilitation on motor and cognitive recovery, the quality of life, and activities of daily living in stroke patients. J Back Musculoskelet Rehabil. 31 (6), 1059-1064 (2018).
  11. Xu, D., Dongyan, Y. Clinical study of upper limb intelligent feedback rehabilitation robot combined with conventional rehabilitation therapy to improve upper limb motor function in stroke patients. Chinese J Rehab Med. 28, 11-17 (2018).
  12. Gladstone, D. J., Danells, C. J., Black, S. E. The fugl-meyer assessment of motor recovery after stroke: A critical review of its measurement properties. Neurorehabil Neural Repair. 16 (3), 232-240 (2002).
  13. Fugl-Meyer, A. R., Jääskö, L., Leyman, I., Olsson, S., Steglind, S. The post-stroke hemiplegic patient. 1. A method for evaluation of physical performance. Scand J Rehabil Med. 7 (1), 13-31 (1975).
  14. Vidmar, T., Goljar Kregar, N., Puh, N. Reliability of the modified Ashworth scale after stroke for 13 muscle groups. Arch Phys Med Rehabil. 104 (10), 1606-1611 (2023).
  15. Folstein, M. F., Folstein, S. E., Mchugh, P. R. #34;Mini-mental state". A practical method for grading the cognitive state of patients for the clinician. J Psychiatr Res. 12 (3), 189-198 (1975).
  16. Naghdi, S., Ansari, N. N., Mansouri, K., Hasson, S. A neurophysiological and clinical study of Brunnstrom recovery stages in the upper limb following stroke. Brain Inj. 24 (11), 1372-1378 (2010).
  17. Leung, S. O., Chan, C. C., Shah, S. Development of a Chinese version of the modified Barthel index-- validity and reliability. Clin Rehabil. 21 (10), 912-922 (2007).
  18. Tong, Z. Chinese rehabilitation guidelines for stroke (2011 edition). Chin J Rehabil Theory Pract. 18, 301-318 (2012).
  19. Takebayashi, T., et al. Assessment of the efficacy of reogo-j robotic training against other rehabilitation therapies for upper-limb hemiplegia after stroke: Protocol for a randomized controlled trial. Front Neurol. 9, 730(2018).
  20. Budhota, A., et al. Robotic assisted upper limb training post-stroke: A randomized control trial using combinatory approach toward reducing workforce demands. Front Neurol. 12, 622014(2021).
  21. Mousavi Hondori, H., Khademi, M., Dodakian, L., Cramer, S. C., Lopes, C. V. A spatial augmented reality rehab system for post-stroke hand rehabilitation. Stud Health Technol Inform. 184, 279-285 (2013).
  22. Cipresso, P., Serino, S., Pedroli, E., Gaggioli, A., Riva, G. A virtual reality platform for assessment and rehabilitation of neglect using a kinect. Stud Health Technol Inform. 196, 66-68 (2014).
  23. Avola, D., Cinque, L., Foresti, G. L., Marini, M. R. An interactive and low-cost full body rehabilitation framework based on 3d immersive serious games. J Biomed Inform. 89, 81-100 (2019).
  24. Cordella, F., et al. Hand motion analysis during robot-aided rehabilitation in chronic stroke. J Biol Regul Homeost Agents. 34 (5 Suppl 3), 45-52 (2020).
  25. Airò Farulla, G., et al. Vision-based pose estimation for robot-mediated hand telerehabilitation. Sensors (Basel). 16 (2), 208(2016).
  26. Soekadar, S. R., Witkowski, M., Vitiello, N., Birbaumer, N. An EEG/EOG-based hybrid brain-neural computer interaction (bnci) system to control an exoskeleton for the paralyzed hand. Biomed Tech (Berl). 60 (3), 199-205 (2015).
  27. Zhang, J., Wang, B., Zhang, C., Xiao, Y., Wang, M. Y. An EEG/EMG/EOG-based multimodal human-machine interface to real-time control of a soft robot hand. Front Neurorobot. 13, 7(2019).
  28. Rakhtala, S. M., Ghayebi, R. Real-time control and fabrication of a soft robotic glove by two parallel sensors with mbd approach. Med Eng Phys. 100, 103743(2022).
  29. Tang, X., Xinyu, T. Cloud-based scenario interactive rehabilitation training and assessment system. , (2019).
  30. Park, J. The effect of task-oriented training on the muscle activation of the upper extremity in chronic stroke patients. J Phys Ther Sci. 28 (4), 1384-1386 (2016).
  31. Dongyan, X., Rujin, T., Jue, L., Gang, L., Yulian, Z. Clinical study on the improvement of upper limb motor function in stroke patients by combining upper limb intelligent feedback rehabilitation robot with conventional rehabilitation treatment. J Rehab Med. 28 (02), 11-17 (2018).
  32. Haiyan, Z., Fangchao, W., Jianhua, L., Zhiping, L. Effect of upper limb robot-assisted training on upper limb function in stroke patients. Chinese J Sports Med. 38 (10), 859-863 (2019).
  33. Ichikawa, A., et al. Stimulus-related 20-hz activity of human cortex modulated by the way of presenting hand actions. Neurosci Res. 58 (3), 285-290 (2007).
  34. Zhang, H., Haiyan, Z. The effects of upper limb rehabilitation robot-assisted training on upper limb function in stroke patients. Chinese J Sports Med. 38, 859-863 (2019).

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Upper Limb RehabilitationStroke RecoveryRehabilitation RobotMotor Skills TrainingForce Feedback ControlJoint Range AssessmentInteractive Gaming TherapyPersonalized RehabilitationVirtual Reality RehabilitationHemiplegic Patient Therapy

Related Articles