Toepassing van een taakgericht robotsysteem met dubbele bovenste ledematen voor het functioneel herstel van de bovenste ledematen bij patiënten met een beroerte

Summary

Dit experimentele protocol schetst het gebruik van een taakgericht robotsysteem met twee bovenste ledematen voor patiënten met een beroerte met disfunctie van de bovenste ledematen. De bevindingen geven aan dat dit systeem de functie van de bovenste ledematen en de dagelijkse activiteiten van patiënten met een beroerte aanzienlijk kan verbeteren.

Abstract

Het is aangetoond dat zeer repetitieve en taakgerichte training het herstel van de ledemaatfunctie bij patiënten met een beroerte bevordert. Bovendien kan bilaterale armtraining overlevenden van een beroerte helpen hun functie van de bovenste ledematen terug te krijgen en hun dagelijkse activiteiten te verbeteren. Het taakgerichte robotsysteem met dubbele bovenste ledematen is ontworpen om de gezonde kant van de patiënt met een beroerte te helpen bij het aandrijven van de aangedane zijde om bilaterale armtraining uit te voeren door het gebruik van een robotapparaat. Het kan de patiënt ook begeleiden bij het uitvoeren van dubbele gecoördineerde bewegingen van de bovenste ledematen en hen betrekken bij een taakgericht virtueel spel met behulp van force feedback en mens-computerinteractietechnologie. Deze studie was gericht op het beoordelen van de werkzaamheid van het systeem bij het verbeteren van de functie van de bovenste ledematen en de activiteiten van het dagelijks leven bij patiënten met een beroerte. De gebruikte beoordelingsmethoden omvatten motorisch opgewekte potentiaal (MEP), functionele test voor de hemiplegische bovenste extremiteit-Hong Kong (FTHUE-HK), Fugl-Meyer Assessment Upper Extremity Scale (FMA-UE) en gemodificeerde Barthel-index (MBI). De resultaten van de studie geven aan dat het taakgerichte robotsysteem met dubbele bovenste ledematen de corticospinale route, de functie van de bovenste ledematen en de activiteiten van het dagelijks leven bij patiënten met een beroerte aanzienlijk kan verbeteren na 6 weken behandeling. Dit systeem kan dienen als een effectieve aanvulling op de functionele revalidatie van de bovenste ledematen bij overlevenden van een beroerte, waardoor de afhankelijkheid van revalidatietherapeuten wordt verminderd. Concluderend biedt het taakgerichte robotsysteem met dubbele bovenste ledematen een nieuwe strategie voor functionele revalidatie van ledematen na een beroerte en heeft het een groot toepassingspotentieel, omdat het bepaalde sociale en financiële voordelen biedt.

Introduction

Beroerte is een van de belangrijkste oorzaken van invaliditeit en de op één na belangrijkste doodsoorzaak wereldwijd ^1,2. Patiënten met een beroerte worden vaak geconfronteerd met verschillende uitdagingen, zoals motorische, sensorische en cognitieve^tekorten3. Disfunctie van de bovenste ledematen is een veelvoorkomend probleem na een beroerte, gekenmerkt door spierzwakte, spasticiteit en verminderde motoriek van de bovenste ledematen aan de hemiplegische zijde⁴. Er wordt gemeld dat het aanwezig is bij meer dan 70% van de patiënten met een beroerte, en slechts ongeveer 5% herstelt naar normaal, terwijl 20%^{enkele capaciteiten van} de bovenste ledematen terugkrijgt. Meer dan de helft van het menselijk leven vereist de deelname van de bovenste ledematen⁶, en disfunctie van de bovenste ledematen na een beroerte heeft ernstige gevolgen voor de dagelijkse activiteiten van patiënten⁷, waardoor hun kwaliteit van leven aanzienlijk afneemt⁸ en hun financiële last toeneemt⁹. Daarom is het bijzonder belangrijk om effectieve methoden voor functionele revalidatie van de bovenste ledematen te onderzoeken.

Verschillende klinische revalidatiebehandelingen voor de bovenste ledematen, zoals spiegeltherapie, door dwang geïnduceerde bewegingstherapie, functionele elektrische stimulatie en andere actieve of passieve training, worden vaak gebruikt voor patiënten met een beroerte ^3,10. In de afgelopen jaren heeft bilaterale armtraining meer aandacht gekregen ^6,11,12. Het is aangetoond dat het de neurale connectiviteit tussen de sensomotorische gebieden van zowel ipsilaterale als contralaterale hemisferen verbetert¹². Dit type training helpt bij het corrigeren van afwijkingen in interhemisferische remming, vergemakkelijkt de reorganisatie van functionele netwerken van de hersenen en leidt uiteindelijk tot verbeteringen in de functie van de bovenste ledematen^12,13. Bovendien is ook aangetoond dat robotondersteunde training patiënten helpt bij het consequent uitvoeren van nauwkeurige ledemaatbewegingen en het volgen van taakspecifieke training¹⁴. Dit proces biedt de hersenen substantiële feedbackstimulatie, waardoor uiteindelijk de neuroplasticiteit wordt gestimuleerd en de functie van de bovenste ledematen wordt hersteld bij personen met hemiplegie^14,15. Er is momenteel beperkt onderzoek gedaan naar strategieën die gebruik maken van robotondersteunde training van dubbele bovenste ledematen voor patiënten met een beroerte. Deze studie maakte gebruik van een taakgericht robotsysteem met twee bovenste ledematen om robotondersteunde training te combineren met bilaterale training van de bovenste ledematen. Het robotapparaat werd gebruikt om patiënten met een beroerte te helpen bij het uitvoeren van taakgerichte training met dubbele bovenste ledematen met hoge herhalingen in een correct bewegingspatroon. Het doel van het onderzoek was om de effecten van deze methode op de corticospinale route, de functie van de bovenste ledematen en de activiteiten van het dagelijks leven bij overlevenden van een beroerte te evalueren, met als doel innovatieve strategieën te ontdekken voor functionele revalidatie van de bovenste ledematen.

Protocol

Deze studie (Goedkeuringsnr. JXEY-2020SW038) werd goedgekeurd door de Medisch Ethische Commissie van het Tweede Ziekenhuis van Jiaxing, waarbij alle deelnemers geïnformeerde toestemming gaven. Het was bedoeld om de haalbaarheid en effectiviteit van een protocol te beoordelen door middel van een gerandomiseerde, enkelblinde, gecontroleerde studie. Tussen januari en december 2021 werden 60 patiënten met een beroerte ingeschreven die waren opgenomen in het Tweede Ziekenhuis van Jiaxing.

OPMERKING: Inclusiecriteria omvatten: 1) bevestigde diagnose van herseninfarct of bloeding via computertomografie (CT) of magnetische resonantiebeeldvorming (MRI), 2) eerste aanvang en unilaterale laesie met een ziekteduur van 2 weken tot 3 maanden en een stabiele toestand, 3) leeftijd 25-75 jaar, 4) afwezigheid van hemianopsie of eenzijdige ruimtelijke verwaarlozing, evenals geen visuele of auditieve stoornissen, 5) bewust, meegaand en in staat om deel te nemen aan revalidatiebehandeling, 6) duidelijke unilaterale disfunctie van de bovenste ledematen met een gewijzigde Ashworth-schaal (MAS) graad ≤ 2¹⁶. Uitsluitingscriteria waren onder meer: 1) eerder craniocerebraal letsel of andere intracraniale aandoeningen, 2) ernstig myocardinfarct, angina pectoris, lever-, nier-, long- of andere belangrijke orgaanziekten, kwaadaardige tumoren, enz., 3) voorgeschiedenis van psychiatrische stoornissen en epilepsie, 4) ernstige pijn, gevoelloosheid of andere sensorische gebreken aan de hemiplegische zijde van de ledematen, 5) significante bewegingsbeperking in de bilaterale bovenste ledematen.

1. Opzet van het onderzoek

1. Verdeel patiënten (n = 60) die aan de gespecificeerde criteria voldeden willekeurig in twee groepen: een experimentele groep (n = 30) en een controlegroep (n = 30).
2. Laat een ervaren ergotherapeut de volgende functionele beoordelingen uitvoeren, die niet op de hoogte was van de groepsopdrachten voor en na een behandelingsperiode van 6 weken.
   1. Motor opgeroepen potentiaal (MEP):
      1. Lok Europarlementariërs uit bij patiënten met behulp van een magnetisch stimulatietherapiesysteem volgens de richtlijnen van Groppa et ^al.17.
      2. Plaats de patiënt tijdens de test op een stabiele en comfortabele manier voor het apparaat en plaats de opname-elektrodepads op de abductor pollicis brevis en de processus polsgewricht bot.
      3. Centreer vervolgens de magnetische stimulatiespoel boven de motorische cortex aan de gewonde kant van de hersenen, met de spoelhendel in een hoek van 45° ten opzichte van het sagittale vlak.
      4. Voer 10 keer stimulatie uit van het motorische cortexgebied met een intensiteit van 100% en registreer de aan- of afwezigheid van motorisch opgewekte potentialen, samen met hun latentie en amplitude.
         OPMERKING: Vanwege het onvermogen om motorisch opgewekte potentialen bij alle patiënten te detecteren, was een grondige vergelijking en analyse van de latentie en amplitude van de opgewekte potentialen tussen de twee patiëntengroepen niet haalbaar. Daarom was de studie gericht op het bepalen van de aan- of afwezigheid van Europarlementariërs en het vergelijken van het percentage detecteerbare Europarlementariërs tussen twee groepen patiënten. Een hoger percentage detecteerbare MEP's wijst op een groter potentieel voor het verbeteren van de corticospinale routes bij patiënten met een beroerte.
   2. Voer een functionele test uit voor de hemiplegische bovenste extremiteit-Hong Kong (FTHUE-HK).
      1. Gebruik de schaal om de functionaliteit van de bovenste ledematen van de patiënt te beoordelen, die 12 taken omvat, zoals het plaatsen van de hand op de knie en het uitwringen van een doek.
         OPMERKING: Elke taak moet binnen 3 minuten worden voltooid en kan maximaal 3 keer worden geprobeerd. De schaal bestaat uit 7 niveaus, waarbij hogere niveaus een betere functionaliteit van de bovenste ledematen aangeven¹⁸.
   3. Gebruik de Fugl-Meyer Assessment Upper Extremity Scale (FMA-UE).
      1. Gebruik deze schaal om de motorische functie van de schouder, elleboog, onderarm, pols en hand te evalueren.
         OPMERKING: Een score van 0 geeft aan dat u niet in staat bent om de gespecificeerde beweging uit te voeren, een score van 1 geeft gedeeltelijke voltooiing aan en een score van 2 geeft volledige voltooiing aan. De schaal heeft een maximale score van 66 punten, waarbij hogere scores duiden op een betere motorische functie van de bovenste ledematen¹⁹.
   4. Bereken de Modified Barthel index (MBI).
      1. Gebruik deze schaal om de prestaties van de patiënt bij activiteiten van het dagelijks leven te beoordelen.
         OPMERKING: De schaal bestaat uit 10 items, waaronder eten, aankleden, baden, enz., met een maximale score van 100 punten. Een hogere score duidt op een grotere zelfstandigheid in het dagelijks leven van de patiënt²⁰.
3. Zorg ervoor dat alle patiënten conventionele medicijnen krijgen voorgeschreven, waaronder antihypertensiva, antidiabetica, lipideregulatoren, enz., die zijn afgestemd op hun individuele aandoeningen.
   OPMERKING: De medicatiekeuze voor patiënten met een beroerte is gebaseerd op hun unieke omstandigheden en kan van patiënt tot patiënt verschillen.
4. Bevestig dat alle patiënten gedurende 6 weken routinematige fysiotherapie, ergotherapie voor de onderarm en hand en activiteiten van het dagelijks leven hebben gekregen.
5. Zorg ervoor dat patiënten in de controlegroep gedurende 6 weken gedurende 1 uur per dag routinematige ergotherapie kregen die gericht was op de functie van de bovenste ledematen.
   OPMERKING: De routinematige ergotherapie gericht op de functie van de bovenste ledematen omvat motorische controletraining voor de schouder- en ellebooggewrichten, roltraining, hoepeltraining en training in het reiken naar objecten.
6. Bevestig dat patiënten in de experimentele groep gedurende 30 minuten per dag routinematige ergotherapie kregen gericht op de functie van de bovenste ledematen, naast taakgerichte training van het dubbele bovenste ledematen gedurende 30 minuten per dag gedurende 6 weken.

2. Trainingssessie voor taakgericht robotsysteem met dubbele bovenste ledematen

OPMERKING: Alleen de patiënten met een beroerte in de experimentele groep kregen deze trainingssessies.

1. Start de apparatuur van het robotsysteem, zet het computerscherm van het systeem aan, open de ULCOT Rehab-applicatie en ga naar de hoofdinterface van het systeem.
2. Klik tijdens de eerste trainingssessie op Registreren om voor elke patiënt een persoonlijk dossier op te stellen, voornamelijk met naam, geslacht, leeftijd, casusnummer, diagnose, getroffen zijde en andere relevante medische inhoud.
3. Klik op Inloggen op de hoofdinterface van het systeem, selecteer de patiënt die training nodig heeft uit de lijst en ga naar de interface van het trainingssysteem voor die patiënt.
4. Help de patiënt bij het positioneren voor het robotapparaat en zorg voor een veilige en comfortabele afstand.
5. Klik op Aanpassing op de interface van het patiënttrainingssysteem om de interface van de parametrering van de apparatuur te openen en de juiste parameters voor de patiënt in te stellen.
   OPMERKING: Het is niet nodig om voor elke trainingssessie parameters in te stellen. Bij het inloggen op de interface van het trainingssysteem van de patiënt, past het systeem zich automatisch aan de parameters aan die tijdens de vorige trainingssessie van de patiënt zijn vastgesteld. De therapeut kan dan de overeenkomstige parameters wijzigen in overeenstemming met de therapeutische doelen. Als er geen wijzigingen in de parameters nodig zijn, kan de gebruiker in de interface van het trainingssysteem op Training klikken om toegang te krijgen tot de interface voor het instellen van het trainingsprogramma.
   1. Klik op + of - om de hoogte van het platform te verhogen of te verlagen in de module voor platformhoogteverstelling . Pas de hoogte van het apparatuurplatform aan op basis van de lengte van de patiënt.
   2. Klik op + of - om de kantelhoek van de robotarm van het systeem te vergroten of te verkleinen in de module Armhellingshoekaanpassing . Pas de kantelhoek van de robotarm aan volgens de trainingsdoelen van de patiënt voor schouderflexie en -extensie (hoe hoger het doel, hoe groter de hoek).
   3. Klik op + of - om de hoek tussen de twee robotarmen te vergroten of te verkleinen in de module Armhoekaanpassing . Pas de hoek tussen de robotarmen aan volgens de trainingsdoelen voor adductie en abductie van de bovenste ledematen van de patiënt (hoe hoger het doel, hoe groter de hoek).
6. Klik op Training in de interface van het patiënttrainingssysteem om de interface voor het instellen van het trainingsprogramma te openen.
   1. Selecteer een geschikt trainingsprogramma op basis van de functionele status van de bovenste ledematen van de patiënt. Wanneer de bovenste ledemaat aan de hemiplegische zijde niet in staat is om de mechanische handgreep actief te manipuleren gedurende het volledige bewegingsbereik, kies dan voor het geassisteerde trainingsprogramma.
   2. Omgekeerd, als de bovenste ledemaat aan de hemiplegische zijde in staat is om de mechanische handgreep actief te manipuleren om het volledige bewegingsbereik te voltooien, kies dan voor het weerstandstrainingsprogramma.
7. Leg de trainingsmethoden van de geselecteerde items uit en demonstreer ze en informeer relevante voorzorgsmaatregelen om ervoor te zorgen dat patiënten weten hoe ze de trainingssessie veilig en nauwkeurig kunnen uitvoeren.
8. Help de patiënt om zijn handen vast te zetten op de handgrepen aan het uiteinde van de twee robotarmen (Figuur 1).
9. Voer taakgerichte robotsysteemtraining met twee bovenste ledematen uit.
   1. Voor patiënten die niet in staat zijn om de mechanische handgreep actief te manipuleren om een volledig bewegingsbereik aan de hemiplegische zijde van de bovenste ledemaat te bereiken, klikt u op Assistentie in de interface voor het instellen van het trainingsprogramma om de interface voor de ondersteunde trainingsmodus te openen.
      OPMERKING: De therapeut kan Air Flying-game of Ping-Pong-game selecteren voor de patiënt in de geassisteerde trainingsmodus. Opgemerkt moet worden dat patiënten slechts één spel per trainingssessie mogen kiezen.
      1. Stel de tijd in op 30 minuten in de module Trainingstijd en selecteer het niveau dat is ingesteld voor de patiënt in de module Ondersteund niveau .
         OPMERKING: Deze modus biedt 6 niveaus van ondersteuning, waarbij niveau 6 betrekking heeft op de aangedane bovenste ledemaat die wordt aangedreven door zowel de robot als de gezonde bovenste ledemaat tijdens bilaterale training van de bovenste ledematen. Aan de andere kant houdt niveau 1 in dat de aangedane bovenste ledematen rechtstreeks deelnemen aan bilaterale training van de bovenste ledematen zonder externe kracht. De trainingssessie begint op niveau 6 en de patiënt kan doorgaan naar het volgende niveau na het behalen van een volledige score op elk niveau. Zodra de patiënt een volledige trainingsscore op hulpniveau 1 heeft behaald, wordt hij geacht klaar te zijn voor training in de weerstandsmodus.
      2. Klik op Air Flying of Ping-Pong en klik vervolgens op Start om de game-interface te openen.
      3. Air Flying-spel : Instrueer de patiënt om een virtueel vliegtuig te besturen dat op het computerscherm wordt weergegeven door de aangedane bovenste ledemaat door de gezonde kant te manoeuvreren met behulp van een robotapparaat, waardoor de patiënt zijn inspanningen kan optimaliseren om het virtuele vliegtuig langs het aangewezen vluchttraject te leiden en tegelijkertijd virtuele gouden munten te vangen (Figuur 2).
      4. Pingpongspel : Instrueer de patiënt met behulp van de robot om de niet-aangedane kant te gebruiken om de bovenste ledemaat van de aangedane zijde aan te drijven om het virtuele tafeltennisracket te besturen en het racket te bewegen om de vliegende pingpong op te vangen (Figuur 3).
   2. Voor patiënten die in staat zijn om het mechanische handvat actief te manipuleren om een volledig bewegingsbereik aan de hemiplegische zijde van de bovenste ledemaat te bereiken, klikt u op Tegenstand in de interface met instellingen van het trainingsprogramma om toegang te krijgen tot de interface van de weerstandstrainingsmodus.
      OPMERKING: In de weerstandstrainingsmodus kunnen deelnemers kiezen uit vijf beschikbare spellen: Luchtvliegen, Tafeltennis, Brug & Weg, Gewichtheffen, en Pop Matching. Er mag slechts één wedstrijd per trainingssessie worden geselecteerd.
      1. Stel de tijd in op 30 minuten in de module Trainingstijd en selecteer de weerstandsniveaus van respectievelijk de gezonde kant en de aangedane kant in de modules Gezond niveau en Getroffen niveau.
         OPMERKING: In de weerstandstrainingsmodus kunnen weerstandsniveaus individueel worden ingesteld voor de gezonde en aangedane zijden van de patiënt op basis van de spierkracht van de bovenste ledematen. Niveaus variëren van 1 (laagste weerstand) tot 10 (hoogste weerstand). De eerste behandeling omvatte de selectie van resistentie van niveau 1, waarbij patiënten mochten doorgaan naar het volgende niveau na het behalen van een perfecte score op elk trainingsniveau.
      2. Selecteer in de modules Weerstandsrichting gezonde zijde en Weerstandsrichting aangedane zijde de weerstandsrichting die door het systeem wordt aangegeven voor respectievelijk de gezonde kant van de patiënt en de aangedane kant van de bovenste ledemaat tijdens weerstandstraining.
         NOTITIE: De weerstandsrichting wordt voor de patiënt gekozen op basis van het doel van de oefening, inclusief duwen en trekken.
      3. Selecteer de hoeveelheid tijd die het doel moet worden vastgehouden in de module Wachttijd .
         OPMERKING: De tijd wordt bepaald op basis van de functie van de bovenste ledematen van de patiënt, variërend van 1 tot 10 s. Hoe langer de tijd, hoe uitdagender het wordt. Als de ingestelde wachttijd 10 s is en de trainingsscore perfect is, wordt het weerstandsniveau voor de volgende sessie verhoogd. De Air Flying- en Ping-Pong-spellen bevatten deze stap niet.
      4. Klik om een van de volgende spellen te selecteren: Air Flying, Ping-Pong, Bridge & Road, Weight-Lifting en Pop Matching. Klik op Start om de game-interface te openen.
      5. Air Flying game: Instrueer de patiënt om het virtuele vliegtuig te besturen door weerstand te bieden aan de weerstand die wordt gegeven door de robotarm op zowel de gezonde als de aangetaste bovenste ledematen, waardoor de patiënt zijn inspanningen kan optimaliseren om het virtuele vliegtuig langs de aangewezen vluchtbaan te leiden en tegelijkertijd virtuele gouden munten te vangen.
      6. Pingpongspel : Instrueer de patiënt om het virtuele tafeltennisracket te besturen door weerstand te bieden aan de weerstand van de robotarm op zowel de gezonde als de aangetaste bovenste ledematen en het racket te bewegen om de vliegende pingpong op te vangen.
      7. Bridge & Road-spel : Laat de patiënt beide uiteinden van een houten brug op het scherm besturen door weerstand te bieden aan de weerstand die de robotarm geeft op zowel de gezonde als de aangedane bovenste ledematen, verplaats twee ladderplatforms van verschillende hoogtes en houd ze een bepaalde tijd vast om het virtuele personage te laten passeren (Figuur 4).
      8. Gewichtheffen spel: Laat de patiënt de uiteinden van een gewichtheffende halter die op een scherm wordt weergegeven controleren door weerstand te bieden aan de weerstand die wordt gegeven door de robotarm op zowel de gezonde
         en de aangedane bovenste ledematen, waarbij de positie wordt aangepast om een doellocatie te bereiken door de afstand te variëren en die positie gedurende een bepaalde duur vast te houden (Figuur 5).
      9. Pop Matching spel: Laat de patiënt controle twee virtuele
         vingers aan de linker- en rechterkant van het scherm door weerstand te bieden aan de weerstand van de robotarm op zowel de gezonde als de aangedane bovenste ledematen, selecteer identieke items uit de linker- en rechterkolommen met afbeeldingen via de virtuele vingers en houd deze positie vast voor een
         aangegeven duur (figuur 6).
         OPMERKING: Het systeem controleert of de geselecteerde foto's aan beide zijden hetzelfde zijn; Als dit het geval is, worden de geselecteerde foto's verwijderd. Als ze niet overeenkomen, wordt de patiënt gevraagd om opnieuw te selecteren.

3. Vervolg procedure

1. Gebruik statistische software om de verzamelde beoordelingsgegevens te analyseren en bepaal de juiste analysemethoden op basis van het gegevenstype.
2. Verhelder het belang van de gegevensresultaten en evalueer de impact van taakgerichte robotsysteemtraining met dubbele bovenste ledematen op de functie van de bovenste ledematen bij patiënten met een beroerte.

Results

In totaal werden 60 patiënten met een beroerte verdeeld in een controlegroep (n = 30) en een experimentele groep (n = 30) voor deze studie. Bij vergelijking van leeftijd, geslacht, type beroerte, duur van de ziekte, kant van hemiplegie en andere algemene informatie tussen de twee groepen, werden geen statistisch significante verschillen gevonden (P > 0,05), wat hun vergelijkbaarheid aangeeft (Tabel 1). Patiënten in de experimentele groep, die een training ondergingen met een taakgericht robotsysteem met twee bovenste ledematen, vertoonden grotere verbeteringen in MEP's, FMA-UE, FTHUE-HK en MBI in vergelijking met degenen die een conventionele behandeling kregen.

Na 6 weken training overtrof de detectieratio van motorisch opgewekte potentialen (MEP's) in de experimentele groep die van de controlegroep (P < 0,05) (Tabel 2). Na de trainingsperiode vertoonden beide groepen patiënten verbeteringen in FTHUE-HK in vergelijking met de niveaus van vóór de behandeling (P < 0,05), waarbij de experimentele groep een meer uitgesproken verbetering vertoonde dan de controlegroep (P < 0,05) (Tabel 3). Bovendien werden bij beide groepen patiënten verbeteringen in FMA-UE- en MBI-scores waargenomen in vergelijking met de niveaus van vóór de behandeling (P < 0,05), waarbij de experimentele groep meer significante verbeteringen ervoer dan de controlegroep (P < 0,05) (Tabel 4). Deze bevindingen benadrukken de effectiviteit van het taakgerichte robotsysteem met dubbele bovenste ledematen bij het bevorderen van het herstel van de functie van de bovenste ledematen bij patiënten met een beroerte.

Statistische analyse werd uitgevoerd met behulp van geschikte software, met een significantieniveau dat was vastgesteld op P < 0,05 voor een tweezijdige toets. De meetgegevens werden geverifieerd om te voldoen aan een normale verdeling en homogene varianties te vertonen. Gepaarde t-tests werden gebruikt voor vergelijkingen binnen groepen voor en na de behandeling voor normaal verdeelde continue variabelen, terwijl twee onafhankelijke steekproeven t-tests werden gebruikt voor vergelijkingen tussen groepen. Telgegevens werden beoordeeld met behulp van de χ2-test, rangschikkingsvariabelen binnen groepen werden geëvalueerd met behulp van de Wilcoxon-test met ondertekende rang en analyse tussen groepen werd uitgevoerd met behulp van de Mann-Whitney-test.

Figuur 1: Taakgericht robotsysteem met dubbele bovenste ledematen. Dit systeem helpt patiënten met een beroerte bij bilaterale training van de bovenste ledematen om het herstel van de functie van de bovenste ledematen te bevorderen. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Figuur 2: Air Flying spel. Met behulp van de robot wordt de patiënt begeleid om het virtuele vliegtuig op het computerscherm te besturen om het virtuele vliegtuig langs de ingestelde vliegroute te laten vliegen. Tegelijkertijd vangt het virtuele vliegtuig de virtuele gouden munten. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Figuur 3: Ping-Pong spel. Met behulp van de robot krijgt de patiënt de opdracht om het virtuele tafeltennisracket te besturen en het racket te bewegen om de vliegende pingpong op te vangen. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Figuur 4: Bridge & Road spel. De patiënt wordt begeleid om de twee uiteinden van de houten brug op het scherm te bedienen en op verschillende afstanden te bewegen. De twee ladders met verschillende hoogtes moeten gedurende een bepaalde periode met elkaar worden verbonden en onderhouden, zodat de virtuele schurk soepel kan passeren. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Figuur 5: Gewichtheffen spel. De patiënt moet de twee uiteinden van de halter voor gewichtheffen op het scherm bedienen, deze naar verschillende afstanden verplaatsen, de halter naar de doelpositie drukken en deze gedurende de aangegeven tijd vasthouden. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Figuur 6: Pop Matching spel. De patiënt moet de twee virtuele vingers aan de linker- en rechterkant van het scherm bedienen via de gezonde kant en de aangedane kant. De bovenste ledematen moeten virtuele vingers gebruiken om dezelfde items in de linker- en rechterkolom van afbeeldingen te selecteren en deze positie gedurende de opgegeven tijd vast te houden. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Groep	n	Geslacht (n)		Leeftijd (x ± s, y )	Verloop van de ziekte (x ± s, d)	Soort slag (n)		Hemiplegische zijde (n)
		Mannelijk	Vrouwelijk			Ischemische	Hemorragische	Links	Rechts
Controlegroep (n=30)	30	16	14	56,70±7,60	38.77±15.71 Overige	14	16	14	16
Experimentele groep (n=30)	30	17	13	57.17±6.93 Overige	39.47±16.23	17	13	17	13
P		>0,05		>0,05	>0,05	>0,05		>0,05

Tabel 1. Basislijnkenmerken tussen de twee groepen. Het vergelijkt uitgebreid de basiskenmerken van de controle- en experimentele groepen. Dit omvat demografische en klinische gegevens, waardoor vergelijkbaarheid tussen groepen wordt gegarandeerd.

Groep	n	Voorbehandeling		Nabehandeling
		antwoord	Geen reactie	antwoord	Geen reactie
Controlegroep (n = 30)	30	8	22	10	20
Experimentele groep (n = 30)	30	7	23	18	12
P		>0,05		<0,05

Tabel 2. Vergelijking van de antwoorden van de leden van het Europees Parlement tussen de twee groepen. Het demonstreert het effect van een taakgericht robotsysteem met twee bovenste ledematen op de corticospinale routes bij patiënten met een beroerte.

Groep		FTHUE-HK (M(P25, BLZ75))
Controlegroep (n = 30)	Voorbehandeling	3(2,3)
	Nabehandeling	3(3,4)*
Experimentele groep (n = 30)	Voorbehandeling	3(2,3)
	Nabehandeling	4(3,5)*#
*P < 0,05, vergeleken met voorbehandeling; #P < 0,05, vergeleken met de controlegroep

Tabel 3. Vergelijking van FTHUE-HK tussen de twee groepen. Het beschrijft de impact van het taakgerichte robotsysteem met dubbele bovenste ledematen op de functie van de bovenste ledematen bij patiënten met een beroerte.

Groep		FMA-UE (x ± s)	Miljoen MBI (x ± s)
Controlegroep (n=30)	Voorbehandeling	25.33±11.72 Overige	44.27±13.21 Overige
	Nabehandeling	34.63±13.06*	51.03±12.55*
Experimentele groep (n=30)	Voorbehandeling	25,93±11,87	44,93±14,10
	Nabehandeling	42.37±15.20*#	59,73±14,63*#
*P < 0,05, vergeleken met voorbehandeling; #P < 0,05, vergeleken met de controlegroep

Tabel 4. Vergelijking van FMA-UE en MBI tussen de twee groepen. Het illustreert de impact van het taakgerichte robotsysteem met dubbele bovenste ledematen op de functie van de bovenste ledematen en de activiteiten van het dagelijks leven bij patiënten met een beroerte.

Discussion

Het is aangetoond dat bilaterale training de intercorticale remming bij patiënten met een beroerte normaliseert, de reorganisatie van het functionele hersennetwerk vergemakkelijkt en uiteindelijk de functie van de bovenste ledematen verbetert^. Deze studie presenteert een programma voor functionele training van de bovenste ledematen bij patiënten met een beroerte met behulp van een taakgericht robotsysteem met twee bovenste ledematen. Het programma integreert bilaterale bewegingen van de bovenste ledematen, taakgerichte activiteiten en robotondersteunde training om de revalidatie van de functie van de bovenste ledematen bij patiënten met een beroerte te verbeteren.

Verschillende belangrijke stappen verdienen aandacht bij het implementeren van de training voor taakgerichte robotsystemen met twee bovenste ledematen. Ten eerste moet de therapeut de kantelhoek van de robotarm en de hoek tussen de twee armen onmiddellijk aanpassen op basis van de functionele status van de bovenste ledemaat van de patiënt en de therapeutische doelen. Ten tweede moet het niveau van ondersteuning of weerstand dat door het systeem wordt geboden, nauwkeurig worden geselecteerd in overeenstemming met de spierkracht van de bovenste ledematen van de patiënt. Wanneer de trainingsscore van de patiënt het maximum bereikt, moet deze onmiddellijk naar het volgende niveau worden aangepast. Ten derde moet de therapeut in de weerstandstrainingsmodus de weerstandsniveaus voor zowel de gezonde als de aangedane zijden vaststellen, evenals de weerstandsrichting (inclusief duwen en trekken), afhankelijk van de spierkracht van de bovenste ledematen van de patiënt aan elke kant.

De taakgerichte training van het robotsysteem met twee bovenste ledematen omvat bewegingen van de bovenste ledematen over verschillende vlakken en richtingen. Willekeurig schakelen tussen deze vlakken en richtingen tijdens de training is echter niet haalbaar, omdat elke schakelaar het noodzakelijk maakt de huidige trainingssessie te onderbreken om het systeem opnieuw te conditioneren. Sommige onderzoekers hebben twee identieke robots ingezet om patiënten te helpen bij bilaterale training van de bovenste ledematen in drie dimensies⁴. Hoewel deze aanpak patiënten in staat stelt om tijdens de training in meerdere bewegingsrichtingen te bewegen, vormt het een uitdaging bij het effectief overbrengen van krachten tussen de gezonde en aangedane ledematen. Aangezien het taakgerichte robotsysteem met dubbele bovenste ledematen in de volgende fasen wordt verfijnd, is het essentieel om de bewegingsvrijheid van de robotarm te verbeteren om de multidirectionele bewegingstraining van de bovenste ledematen mogelijk te maken. Bovendien is het van cruciaal belang om het probleem van compenserende rompbewegingen aan te pakken die sommige patiënten vertonen tijdens de training met het taakgerichte robotsysteem met dubbele bovenste ledematen. Dergelijke compenserende bewegingen kunnen het bewegingsbereik van de bovenste ledematen verminderen en kunnen leiden tot de ontwikkeling van verkeerde bewegingspatronen. Om de impact van dit probleem te verminderen, moeten therapeuten patiënten er onmiddellijk aan herinneren om de juiste zithouding aan te houden en zich tijdens de training aan de juiste bewegingspatronen te houden.

De meeste traditionele bilaterale trainingsmethoden voor de bovenste ledematen houden de gezonde hand in die de aangedane hand vasthoudt of de twee handen verbindt met een apparaat (bijv. een houten stok). Daarentegen biedt de taakgerichte training van het dubbele robotsysteem van de bovenste ledematen die in deze studie wordt gebruikt, aanzienlijke voordelen. Onderzoek wijst uit dat het herstel van de ledemaatfunctie bij patiënten met een beroerte wordt bevorderd door nauwkeurige en zeer repetitieve revalidatietraining²². Na een beroerte vertonen patiënten echter vaak verminderde spierkracht in het aangedane ledemaat en een verminderde motorische functie in het gezonde ledemaat^23,24. Bijgevolg wordt het tijdens traditionele bilaterale training van de bovenste ledematen een uitdaging voor patiënten om gedurende langere perioden continu en herhaaldelijk normale bewegingspatronen aan te houden. Bovendien kan de gezonde bovenste ledemaat om een specifieke beweging uit te voeren aanzienlijke kracht uitoefenen, terwijl de aangedane bovenste ledemaat minimale kracht uitoefent, waardoor de volledige aangrijping van de aangedane ledemaat in gevaar komt. De taakgerichte robotsysteemtraining met dubbele bovenste ledematen kan de kracht die wordt overgebracht van de gezonde bovenste ledemaat naar de aangedane ledemaat moduleren op basis van de spierkracht van de aangedane bovenste ledemaat van de patiënt, waardoor de geleidelijke en gestructureerde deelname van de aangedane ledemaat wordt vergemakkelijkt. Deze training maakt ook gebruik van robotassistentie om patiënten in staat te stellen zeer repetitieve en nauwkeurige bewegingen uit te voeren, waarvan is aangetoond dat het constante feedback geeft aan de hersenen, wat functionele reorganisatie bevordert en uiteindelijk de functie van de ledematen verbetert^14,22. Bovendien zijn de virtuele games die zijn opgenomen in de taakgerichte training van het dubbele robotsysteem van de bovenste ledematen taakgericht, en studies hebben aangetoond dat een dergelijke training de functie van de bovenste ledematen en het vermogen om activiteiten van het dagelijks leven uit te voeren bij patiënten met een beroerte kan verbeteren^25,26.

In deze studie waren de MEP's bij patiënten uitsluitend gebaseerd op de aan- of afwezigheid van detecteerbare MEP. Deze beslissing werd genomen omdat een uitgebreide vergelijkende analyse van MEP-latentie en amplitude niet mogelijk was, aangezien MEP bij sommige patiënten niet kon worden gedetecteerd. De studie omvatte patiënten met verschillende ziekteduur, variërend van 2 weken tot 3 maanden, wat mogelijk van invloed was op de resultaten vanwege verschillen in spontaan herstel. De selectiecriteria voor patiënten waren uitsluitend gericht op het type beroerte en de hemiplegische laterale aandoening, zonder rekening te houden met de specifieke hersenlaesiegebieden, waardoor de vergelijkende analyse van de werkzaamheid werd beïnvloed. Daarnaast zijn er nog andere beperkingen geïdentificeerd in deze studie. Ten eerste werden patiënten met een hoge spierspanning (MAS > 2) uitgesloten van het experiment, omdat hun toestand mogelijk van invloed zou kunnen zijn op de trainingsresultaten. Ten tweede werd de evaluatie van de werkzaamheid van het experiment slechts tot 6 weken na de interventie uitgevoerd, zonder follow-upgegevens op lange termijn. Ten derde waren alle deelnemers binnen 3 maanden na het begin van de ziekte, waardoor er onzekerheid bleef bestaan over de effectiviteit van deze trainingsaanpak voor patiënten na de 3 maanden. Bovendien was de steekproefomvang van de studie klein, wat de noodzaak benadrukt van toekomstig onderzoek met een grotere en meer diverse steekproef. Als reactie op de hierboven genoemde problemen zullen we in de volgende fasen van het onderzoek verdere verbeteringen en optimalisaties doorvoeren.

Concluderend is het taakgerichte robotsysteem met dubbele bovenste ledematen veelbelovend gebleken bij het verbeteren van de functie van de bovenste ledematen en de activiteiten van het dagelijks leven voor patiënten met een beroerte. Deze aanpak garandeert een bredere acceptatie in klinische omgevingen voor functionele revalidatie van de bovenste ledematen na een beroerte.

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Dual upper limb task-oriented robotic system	Auckland Tongji Rehabilitation Medical Equipment Research Center, Tongji Zhejiang College	N/A	The dual upper limb task-oriented robotic system can aid stroke patients in bilateral upper limb virtual game training by regulating force transmission between the healthy and affected upper limbs.
Magnetic stimulation therapy system	Sichuan Junjian Wanfeng Medical Equipment Co.,Ltd.	http://www.jjwf-med.com	This system can be used to measure the Motor evoked potential (MEP)
SPSS 25.0	IBM	Version 25.0	https://www.ibm.com/support/pages/downloading-ibm-spss-statistics-25