Szacuje się, że 1 na 6 osób na całym świecie dozna udaru mózgu w swoim życiu, powodując długotrwałą niepełnosprawność, której mechanizmy rehabilitacji są nadal słabo poznane. W badaniu tym zaproponowano protokół oceny aktywacji mózgu za pomocą funkcjonalnej spektroskopii bliskiej podczerwieni (fNIRS) podczas sesji terapii robotycznej kończyn dolnych.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
Eksperyment z wykorzystaniem funkcjonalnej spektroskopii w bliskiej podczerwieni i wspomaganych przez robota wielostawowych ruchów wskazujących kończyny dolnej
* These authors contributed equally
W tym artykule
Podsumowanie
Streszczenie
Udar dotyka około 17 milionów osób na całym świecie każdego roku i jest główną przyczyną długotrwałej niepełnosprawności. Terapia robotyczna okazała się obiecująca w pomaganiu pacjentom po udarze w odzyskaniu utraconych funkcji motorycznych. Jedną z potencjalnych dróg do lepszego zrozumienia, w jaki sposób zachodzi regeneracja motoryczna, jest badanie aktywacji mózgu podczas ruchów, które są celem terapii u zdrowych osób. Funkcjonalna spektroskopia w bliskiej podczerwieni (fNIRS) stała się obiecującą techniką neuroobrazowania do badania neuronalnych podstaw funkcji motorycznych. Badanie to miało na celu zbadanie neuronalnych korelatów fNIRS złożonych ruchów kończyn dolnych u zdrowych osób. Uczestnicy zostali poproszeni o wykonanie cykli odpoczynku i ruchu przez 6 minut przy użyciu robota do rehabilitacji ruchowej. Zadanie wymagało skoordynowanych ruchów stawu kolanowego i skokowego, aby wskazać cele wyświetlane na ekranie komputera. Zbadano dwa warunki eksperymentalne z różnymi poziomami wspomagania ruchu zapewnianego przez robota. Wyniki pokazały, że protokół fNIRS skutecznie wykrywał obszary mózgu związane z kontrolą motoryczną podczas zadania. Warto zauważyć, że wszyscy badani wykazywali większą aktywację w przeciwległym obszarze przedruchowym podczas stanu braku pomocy w porównaniu ze stanem wspomaganym. Podsumowując, fNIRS wydaje się być cennym podejściem do wykrywania zmian stężenia oksyhemoglobiny związanych z wielostawowymi ruchami wskazującymi kończyny dolnej. Badania te mogą przyczynić się do zrozumienia mechanizmów regeneracji motorycznej po udarze i utorować drogę do lepszych metod rehabilitacji pacjentów po udarze. Potrzebne są jednak dalsze badania, aby w pełni wyjaśnić potencjał fNIRS w badaniu funkcji motorycznych i jego zastosowaniach w warunkach klinicznych.
Wprowadzenie
Dane epidemiologiczne wskazują, że na całym świecie każdego roku odnotowuje się około 17 milionów nowych przypadków udaru, przy czym zapadalność rośnie w krajach o niskim i średnim dochodzie1. Szacuje się, że do 2030 roku liczba nowych przypadków wzrośnie do 77 milionów2. Zaburzenia motoryczne wynikające z udaru często wpływają na mobilność pacjenta i jego uczestnictwo w codziennych czynnościach, co przyczynia się do niskiej jakości życia. Tradycyjna rehabilitacja ruchowa obejmuje terapię manualną, jednak w ciągu ostatnich kilku dekad opracowano systemy robotyczne do rehabilitacji. Systemy te umożliwiają prowadzenie tera....
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Protokół
To badanie zostało zatwierdzone przez lokalną Komisję Oceny Etyki UNICEP (Centro Universitario Paulista). Wszyscy uczestnicy wyrazili świadomą zgodę zgodnie ze wszystkimi wytycznymi instytucjonalnymi i normami federalnymi dotyczącymi badań naukowych z udziałem ludzi. Nie otrzymali oni żadnej rekompensaty finansowej, jak wymagają tego brazylijskie przepisy federalne.
1. System fNIRS
- Przygotuj nasadkę za pomocą 16 optod: 8 źródeł światła (760 nm i 850 nm) i 8 detektorów światła (patrz Rysunek 2; lokalizacja źródeł: FC1, FC2, C3, Cz, C4, CP1, CP2 i Pz; lokalizacja detektorów (FCz, C1, C....
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Wyniki
Wszystkie sześć osób badanych ukończyło oba eksperymenty. W warunkach braku asystencji każdy uczestnik wykonał średnio 76,67 prób (odch. std. 10,73) (należy zaznaczyć, że w przypadku każdego uczestnika liczba prób zależała od liczby udanych prób sięgnięcia, ponieważ nowy cel był wyświetlany tylko wtedy, gdy poprzedni został osiągnięty). W warunkach asystencji, w których ruch uczestnika był w pełni wspierany przez robota, wszyscy badani ukończyli 70 prób. Dane fNIRS zostały pomyślnie zarejestrowane od wszystkich uczestnik.......
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Dyskusja
W tym badaniu potwierdzającym słuszność koncepcji zbadano możliwość wnioskowania na temat mapowania aktywacji mózgu przy użyciu danych fNIRS od zdrowych osób podczas ćwiczeń z różnymi rodzajami ruchów przy użyciu robota do rehabilitacji kończyn dolnych. Typowe sesje nagraniowe fNIRS u dorosłych trwają dłużej niż 6 minuti 54 minuty. Jednak, aby nagrania były możliwe w kontekście rehabilitacji, całkowity czas trwania eksperymentu musi być zminimalizowany, aby uniknąć niepotrzebnego zmęczenia i wysił.......
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Oświadczenia
AMM jest właścicielem firmy Vivax Ltda, która opracowała maszynę do rehabilitacji wspomagającej Vivax (ARM). LD jest dyrektorem w Highland Instruments, firmie produkującej urządzenia medyczne. Posiada zgłoszone lub wydane patenty, osobiście lub jako członek zarządu firmy, związane z obrazowaniem, stymulacją mózgu, diagnostyką, modelowaniem i symulacją. Pozostali autorzy deklarują brak konfliktu interesów.
Podziękowania
Opinie, hipotezy, wnioski i zalecenia tego badania są opiniami autorów i niekoniecznie reprezentują opinie agencji finansującej. JRS jest wdzięczny Fundacji Badawczej Sao Paulo (FAPESP, numery grantów 2021/05332-8, 2018/04654-9, 2018/21934-5 i 2023/02538-0) oraz Jacksonowi Cionekowi za wsparcie technologiczne. AMM i Vivax Ltda są wdzięczne FAPESP (Fundacji Badawczej São Paulo) i FINEP (Brazylijskiej Agencji Innowacji). Ten projekt został sfinansowany z grantów FAPESP (numer grantu 2018/09559-4) i FINEP (numer grantu 2019/09933-6).
....Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Materiały
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| 32-calowy telewizor Smart TV | Samsung | N/A | TV podłączony do robota za pomocą HDMI |
| 8-detektorowe fotodiody krzemowe (SiPD) do detekcji optycznej z podwójną końcówką | NIRx Medical Technologies (Glen Head, NY, USA https://nirx.net/nirsport | ||
| 8-źródłowy pakiet optowe do oświetlenia optycznego z podwójną końcówką | NIRx Medical Technologies (Glen Head, NY, USA) | https://nirx.net/nirsport | |
| Oprogramowanie do akwizycji Aurora | NIRx Medical Technologies (Glen Head, Nowy Jork, USA) | https://nirx.net/nirsport | |
| Laptop Precision XPS 13 | Dell Technologies (Round Rock, TX, USA) | ||
| nirsLAB fNIRS Oprogramowanie analityczne | NIRx Medical Technologies (Glen Head, NY, USA) | https://nirx.net/nirsport | |
| System akwizycji NIRSports2 | NIRx Medical Technologies (Glen Head, Nowy Jork, USA https://nirx.net/nirsport | Posiada dwie różne optykę fal ciągłych (760 i 850 nm), 8 dwustronnych źródeł LED i 8 dwukierunkowych detektorów aktywnych. | |
| R | R-project.org (oprogramowanie open source) https://www.r-project.org/ | ||
| Standardowa nasadka, kolor dla maksymalnie 128 uchwytów. | Akcje Easycap GmbH (Wö rthsee, Niemcy) | https://www.easycap.de/ | |
| Vivax Assisted Rehabilitation Machine (ARM) | Akcje Vivax Ltda (Sã o Paulo, Brazylia) | https://vivaxbr.com/home/ | Jest to przenośny robot przeznaczony do rehabilitacji kończyn dolnych. Ma dostępną przestrzeń roboczą 3D, jest kompaktowy i lekki, waży około 35 funtów, co ułatwia transport i instalację. |
Bibliografia
- GBD 2016 Stroke Collaborators. Global, regional, and national burden of stroke, 1990-2016: a systematic analysis for the Global Burden of Disease Study 2016. The Lancet. Neurology. 18 (5), 439-458 (2019).
- GBD 2019 Stroke Collaborators.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Przedruki i uprawnienia
