Większość (80%) pacjentów po udarze doświadcza deficytu ręki i ma trudności z samodzielnym wykonywaniem zadań manualnych, które są związane z codziennym życiem1. Jednak złożony charakter zadań manualnych oznacza, że dużym wyzwaniem jest zaprojektowanie zorientowanego na zadania programu treningowego w zakresie rehabilitacji ręki2. W ostatnich latach opracowano wiele urządzeń robotycznych do rehabilitacji rąk3,4, ale niewiele protokołów treningowych wspomaganych przez urządzenia robotyczne pozwala pacjentowi na interakcję z rzeczywistymi obiektami. Nie jest jasne, w jaki sposób można zastosować zorientowany na zadania program treningowy w zakresie rehabilitacji funkcji ręki za pomocą urządzeń robotycznych u pacjentów, którzy doświadczają dysfunkcji ręki z powodu udaru.
Trening zorientowany na zadania jest stosowany w celu poprawy funkcji ręki5,6 i jest powszechnie stosowany w rehabilitacji dysfunkcji kończyn górnych spowodowanych udarem. Jest stosowany w celu zwiększenia neuroplastyczności i jest w dużym stopniu zależny od indywidualnych deficytów neurologicznych i wymagań funkcjonalnych7. Jednak podczas treningu zorientowanego na zadania pacjenci mają trudności z manipulowaniem przedmiotami, jeśli funkcja ręki jest upośledzona. Przykładem tego jest słaby chwyt lub ograniczone funkcje szczypania. Terapeuci wykazują również trudności w indywidualnym kierowaniu ruchami palców pacjentów, co w związku z tym ogranicza różnorodność zadań chwytania. Urządzenia robotyczne są zatem niezbędne do zwiększenia efektywności treningu zorientowanego na zadania poprzez wyraźne kierowanie ruchem ręki podczas powtarzalnego treningu2,8.
Poprzednie badania wykorzystywały roboty rehabilitacyjne tylko do treningu zorientowanego na zadania związane z dosięgiem kończyn górnych3. Nie jest jasne, w jaki sposób rehabilitacja wspomagana przez roboty może być wykorzystana do treningu zorientowanego na zadania ukierunkowanego na funkcje ręki. Ręka egzoszkieletu, HWARD, została użyta do prowadzenia palców do chwytania i uwalniania obiektów8. Jednak to urządzenie nie pozwala na różne wzorce chwytania, ponieważ brakuje mu niezbędnych stopni swobody. Ostatnio opracowano inne urządzenia, które mają na celu indywidualne poruszanie palcami pacjenta9. Jednak urządzenia te nie były wcześniej używane do neurorehabilitacji. Wszystkie wymienione powyżej urządzenia zrobotyzowane są robotami jednostronnymi. W przeciwieństwie do tego, prezentowany tutaj zrobotyzowany system ręczny wymaga współpracy rąk zdrowych i dotkniętych chorobą. Zrobotyzowany system ręczny został specjalnie zaprojektowany do celów rehabilitacyjnych z wykorzystaniem mechanizmu master-slave w celu uzyskania symetrycznych oburęcznych ruchów dłoni. System składa się z ręki egzoszkieletu (noszonej na chorej ręce), skrzynki kontrolnej i rękawicy sensorycznej (noszonej na niechorej ręce). Każdy moduł palcowy ręki egzoszkieletu jest napędzany silnikiem o jednym stopniu swobody, a jego stawy są połączone za pomocą mechanicznego systemu połączeń. Dwa rozmiary, S i M, zostały zaprojektowane tak, aby pasowały do różnych tematów. Skrzynka kontrolna zapewnia dwa tryby terapeutyczne, pasywny zakres ruchu (PROM) i tryby ruchu sterowane lustrem, za pomocą których dotknięta chorobą ręka pacjenta może być manipulowana przez rękę egzoszkieletu. W trybie PROM skrzynka kontrolna wysyła polecenia wejściowe do egzoszkieletu, jednocześnie poruszając ręką badanego, aby wykonać pełne zgięcie/wyprost palca. Zawiera dwa tryby: tryb jednego palca (działa w kolejności od kciuka do małego palca) i tryb pięciu palców (pięć palców porusza się razem). W trybie ruchu sterowanego lustrem zaimplementowany jest mechanizm master (rękawica sensoryczna)–slave (ręka egzoszkieletu), w którym ruch każdego palca jest wykrywany przez rękawicę sensoryczną, a sygnały kątów stawów są przesyłane do skrzynki sterowniczej w celu manipulowania ręką egzoszkieletu.
Po wyposażeniu w system robotycznej ręki, badani zostali poinstruowani, aby poruszać swoimi dotkniętymi rękami pod kierunkiem ręki egzoszkieletu kontrolowanej przez nieuszkodzone ręce, co jest dwuręcznym treningiem ruchu (BMT)10. Zgodnie z wcześniejszymi badaniami, BMT jest w stanie aktywować podobne ścieżki neuronowe w obu półkulach mózgu i zapobiegać hamowaniu transpółkuli, które utrudnia odzyskiwanie funkcji neuronalnych w półkuli uszkodzonej chorobowo10. Brunner i wsp.11 porównali BMT z terapią ruchową wywołaną przymusem (CIMT) u pacjentów z podostrym udarem mózgu. Zasugerowali, że BMT ma tendencję do aktywacji większej liczby sieci neuronowych w obu półkulach niż CIMT i nie było znaczącej różnicy w poprawie funkcji ręki między podejściami BMT i CIMT. Sleimen-Malkoun et al.12 zasugerowali również, że dzięki BMT pacjenci po udarze są w stanie przywrócić zarówno kontrolę niedowładu kończyn, jak i kontrolę oburęczną. Oznacza to, że szkolenie powinno składać się z zadań dwuręcznych, które koncentrują się na użyciu chorego ramienia. Co więcej, koordynacja obu rąk jest niezbędna do czynności życia codziennego (ADL)11,12. Dlatego tak ważne jest opracowanie dwuręcznego, zorientowanego na zadania programu treningowego wspomaganego przez robota dla pacjentów po udarze mózgu oraz przedmiotów, które mogą być chwytane lub szczypane przez pacjentów noszących zrobotyzowany system ręczny.
W tym badaniu, różne przedmioty chwytające zostały zaprojektowane w oparciu o potrzeby terapii zajęciowej i właściwości mechaniczne robotów rehabilitacyjnych. Opracowano protokół szkolenia zorientowanego na zadania z wykorzystaniem zrobotyzowanych urządzeń rehabilitacyjnych dla pacjentów z dysfunkcją dystalnej kończyny górnej spowodowaną udarem. Celem tego badania było zbadanie wykonalności i akceptowalności programu szkoleniowego zorientowanego na zadania z wykorzystaniem robota egzoszkieletowego i nowo zaprojektowanych przedmiotów chwytających.