Method Article

Hersen-computerinterface-gestuurd robotsysteem voor de bovenste ledematen voor het verbeteren van dagelijkse activiteiten bij patiënten met een beroerte

DOI:

10.3791/67601

⸱

April 18th, 2025

 ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Department of Health Science and Technology, Graduate School of Convergence Science and Technology, Seoul National University, 2Department of Rehabilitation Medicine, Seoul National University College of Medicine, Seoul National University Bundang Hospital, 3Clinical Neurotechnology Laboratory, Dept. of Psychiatry and Neurosciences, Charité Campus Mitte (CCM), Charité – Universitätsmedizin Berlin, 4SRH Gesundheitszentrum Bad Wimpfen GmbH

In This Article

Summary

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

Deze studie introduceert een hersen-computerinterface (BCI) -systeem voor patiënten met een beroerte, dat elektro-encefalografie en elektro-oculografiesignalen combineert om een robothand van de bovenste ledematen te besturen, waardoor de dagelijkse activiteiten worden verbeterd. Bij de evaluatie werd gebruik gemaakt van de Berlin Bimanual Test for Stroke (BeBiTS).

Abstract

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

Deze studie introduceert een Brain-Computer Interface (BCI)-gestuurde robot voor het ondersteunen van de bovenste ledematen voor revalidatie na een beroerte. Het systeem maakt gebruik van elektro-encefalogram (EEG) en elektro-oculogram (EOG) signalen om gebruikers te helpen de functie van de bovenste ledematen te ondersteunen bij dagelijkse taken tijdens interactie met een robothand. We evalueerden de effectiviteit van dit BCI-robotsysteem met behulp van de Berlin Bimanual Test for Stroke (BeBiTS), een set van 10 dagelijkse taken waarbij beide handen betrokken zijn. Acht patiënten met een beroerte namen deel aan deze studie, maar slechts vier deelnemers konden zich aanpassen aan de BCI-robotsysteemtraining en de postBeBiTS uitvoeren. Met name wanneer de preBeBiTS-score voor elk item vier of minder was, vertoonde het BCI-robotsysteem een grotere ondersteunende effectiviteit in de postBeBiTS-beoordeling. Bovendien helpt onze huidige robothand niet bij arm- en polsfuncties, waardoor het gebruik ervan wordt beperkt bij taken die complexe handbewegingen vereisen. Er zijn meer deelnemers nodig om de trainingseffectiviteit van het BCI-robotsysteem te bevestigen, en toekomstig onderzoek zou moeten overwegen om robots te gebruiken die kunnen helpen bij een breder scala aan functies van de bovenste ledematen. Deze studie had tot doel het vermogen van het BCI-robotsysteem te bepalen om patiënten te helpen bij het uitvoeren van dagelijkse activiteiten.

Introduction

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

Aantasting van de functie van de bovenste ledematen als gevolg van een beroerte beperkt het vermogen om dagelijkse activiteiten uit te voeren, met name bimanuele taken1. Handrevalidatie is daarom een belangrijk onderdeel van revalidatie na een beroerte, waarbij spiegeltherapie2 en Constraint-Induced Movement Therapy (CIMT)3 bekende benaderingen zijn. Recent onderzoek geeft aan dat op EEG gebaseerde Brain-Computer Interface (BCI) robotsystemen een effectieve ondersteunende therapie kunnen zijn voor het verbeteren van het herstel van de handfunctie bij patiënten met....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

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

De Seoul National University Bundang Hospital Institutional Review Board heeft alle experimentele procedures beoordeeld en goedgekeurd (IRB nr. B-2205-756-003). We hebben acht patiënten met een beroerte gerekruteerd en de relevante details grondig uitgelegd voordat we hun toestemming kregen. Na het verkrijgen van geïnformeerde toestemming verloopt het protocol als volgt: we voeren een BeBiTS-assessment uit vóór de BCI-training, gevolgd door BCI-training met behulp van EOG en EEG. Daarna dragen de deelnemers de robot om nog een BeBiTS-beoordeling uit te voeren (Figuur 1).

....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

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

Figuur 12 toont de resultaten van EOG- en EEG-training. Figuur 12A geeft de resultaten weer van een goed getrainde deelnemer. De EOG-trainingswaarden zijn consistent, waarbij het gemiddelde (oranje vetgedrukte lijn) de drempellijn goed bereikt. De EEG-trainingsresultaten maken ook duidelijk onderscheid tussen de blauwe (rusttoestand) en de rode (motorische beeldvorming) lijnen.

Fi.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

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

Dit onderzoek presenteerde een BCI-ondersteunend robotsysteem voor de bovenste ledematen om patiënten met een beroerte te ondersteunen bij het uitvoeren van dagelijkse taken. We hebben de doeltreffendheid van bimanuele taken beoordeeld door middel van de BeBiTS-test15 en training geïmplementeerd voor de bediening van de robot ter ondersteuning van de bovenste ledematen via het BCI-systeem14. Deze aanpak stelt, in tegenstelling tot conventio.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

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

De auteurs hebben geen belangenconflicten te melden.

Acknowledgements

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

Dit werk werd ondersteund door het Duits-Koreaanse Academia-Industry International Collaboration Program on Robotics and Lightweight Construction/Carbon gefinancierd door het Federale Ministerie van Onderwijs en Onderzoek van de Bondsrepubliek Duitsland en het Koreaanse Ministerie van Wetenschap en ICT (Subsidie nr. P0017226)

....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
BCI2000open-sourcegeneral-purpose software system for brain-computer interface (BCI) research that is free for non-commercial use
BrainVision LSL Viewer Brain Products GmbHa handy tool to monitor its LSL EEG and marker streams.
eego mini amplifier with 8-channel (F3, F4, C3, Cz, C4, P3, P4, EOG) waveguard original caps Ant Neuro, NetherlandsCompact and lightweight design: The eego mini amplifier is small and lightweight, offering excellent portability and suitability for EEG recording in various environments.
Neomano neofect, KoreaGlove Material: Leather, velcro, Non-slip cloth
Wire Material: Synthetic Thread
Weight: 65 g (without batt.)
cover three fingers: the thumb, index, and middle fingers
personal computer (PC) with custom BCI software window laptop

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Ekstrand, E., Rylander, L., Lexell, J., Brogårdh, C. Perceived ability to perform daily hand activities after stroke and associated factors: a cross-sectional study. BMC Neurol. 16, 208(2016).
  2. Angerhöfer, C., Colucci, A., Vermehren, M., Hömberg, V., Soekadar, S. R.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

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

Request Permission

Tags

Brain Computer InterfaceUpper Limb RobotStroke RehabilitationEEG EOG SignalsRobotic Hand ControlBimanual FunctionMotor Imagery TrainingNeuro RehabilitationDaily Living ActivitiesBeBiTS Assessment

Related Articles