Ten eksperymentalny protokół przedstawia zastosowanie systemu robotycznego z podwójnym zadaniem kończyny górnej dla pacjentów po udarze mózgu z dysfunkcją kończyn górnych. Wyniki wskazują, że system ten może znacznie poprawić funkcjonowanie kończyny górnej i codzienne czynności pacjentów po udarze.
Artykuł metodologiczny
Zastosowanie dwuzadaniowego systemu robotycznego zorientowanego na kończynę górną do funkcjonalnej regeneracji kończyny górnej u pacjentów po udarze mózgu
W tym artykule
Podsumowanie
Streszczenie
Wykazano, że wysoce powtarzalne i zorientowane na zadania trening sprzyja przywróceniu funkcji kończyn u pacjentów po udarze. Dodatkowo obustronny trening ramion może pomóc osobom, które przeżyły udar mózgu, odzyskać funkcję kończyny górnej i poprawić ich codzienne czynności. Zorientowany na zadania system robotyczny z podwójną kończyną górną został zaprojektowany, aby pomóc zdrowej stronie pacjenta z udarem w kierowaniu chorą stroną w celu wykonania obustronnego treningu ramion za pomocą urządzenia robotycznego. Może również prowadzić pacjenta do wykonywania podwójnych skoordynowanych ruchów kończyny górnej i angażować go w wirtualną grę zorientowaną na zadanie, wykorzystując siłowe sprzężenie zwrotne i technologię interakcji człowiek-komputer. Badanie to miało na celu ocenę skuteczności systemu w poprawie funkcji kończyn górnych i czynności życia codziennego u pacjentów po udarze. Zastosowane metody oceny obejmowały motoryczny potencjał wywołany (MEP), test funkcjonalny dla kończyny górnej połowiczej – Hongkong (FTHUE-HK), Skalę Oceny Fugla-Meyera – kończyny górnej (FMA-UE) oraz zmodyfikowany wskaźnik Barthel (MBI). Wyniki badania wskazują, że dwuzadaniowy system robotyczny zorientowany na zadania kończyny górnej może znacznie poprawić szlak korowo-rdzeniowy, funkcję kończyny górnej i czynności życia codziennego u pacjentów po udarze mózgu po 6 tygodniach leczenia. System ten może służyć jako skuteczne uzupełnienie rehabilitacji funkcjonalnej kończyn górnych u osób po udarze, zmniejszając zależność od terapeutów rehabilitacyjnych. Podsumowując, dwuzadaniowy system robotyczny zorientowany na kończynę górną stanowi nową strategię rehabilitacji funkcjonalnej kończyn po udarze mózgu i ma ogromny potencjał zastosowania, ponieważ oferuje pewne korzyści społeczne i finansowe.
Wprowadzenie
Udar mózgu jest jedną z głównych przyczyn niepełnosprawności i drugą najczęstszą przyczyną zgonów na świecie1,2. Pacjenci po udarze często borykają się z różnymi wyzwaniami, takimi jak deficyty motoryczne, sensoryczne i poznawcze3. Dysfunkcja kończyny górnej jest częstym problemem po udarze, charakteryzującym się osłabieniem mięśni, spastycznością i zmniejszoną zdolnością motoryczną kończyny górnej po stronie połowiczej4. Doniesiono, że występuje u ponad 70% pacjentów po udarze i tylko około 5% wraca do normy, podczas gdy 20% odzyskuje pewne zdolności kończyn górnych5. Ponad połowa ludzkiego życia wymaga udziału kończyn górnych6, a dysfunkcja kończyn górnych po udarze poważnie wpływa na codzienne czynności pacjentów7, znacznie obniżając jakość ich życia8 i zwiększając ich obciążenie finansowe9. Dlatego szczególnie ważne jest zbadanie skutecznych metod rehabilitacji funkcjonalnej kończyn górnych.
Różne kliniczne zabiegi rehabilitacyjne kończyn górnych, takie jak terapia lustrzana, terapia ruchowa wywołana ograniczeniami, funkcjonalna stymulacja elektryczna i inne aktywne lub pasywne treningi, są powszechnie stosowane u pacjentów po udarze3,10. W ostatnich latach obustronny trening ramion cieszy się coraz większym zainteresowaniem6,11,12. Wykazano, że wzmacnia połączenia neuronalne między obszarami sensomotorycznymi półkul ipsilateralnych i przeciwległych12. Ten rodzaj treningu pomaga korygować nieprawidłowości w hamowaniu międzypółkulowym, ułatwia reorganizację sieci funkcjonalnych mózgu, a ostatecznie prowadzi do poprawy funkcji kończyn górnych12,13. Co więcej, wykazano również, że trening wspomagany przez robota pomaga pacjentom w konsekwentnym wykonywaniu dokładnych ruchów kończyn i angażowaniu się w trening specyficzny dla danego zadania14. Proces ten zapewnia mózgowi znaczną stymulację sprzężenia zwrotnego, ostatecznie zwiększając neuroplastyczność i pomagając w przywróceniu funkcji kończyn górnych u osób z porażeniem połowiczym14,15. Obecnie prowadzone są ograniczone badania nad strategiami wykorzystującymi wspomagany przez robota trening podwójnej kończyny górnej u pacjentów po udarze. W badaniu tym wykorzystano system robotyczny zorientowany na zadania podwójnej kończyny górnej, aby połączyć trening wspomagany przez robota z obustronnym treningiem kończyn górnych. Urządzenie robotyczne zostało wykorzystane do pomocy pacjentom po udarze w przeprowadzaniu treningu zorientowanego na zadania podwójnej kończyny górnej z dużą liczbą powtórzeń w prawidłowym wzorcu ruchowym. Celem badań była ocena wpływu tej metody na szlak korowo-rdzeniowy, funkcjonowanie kończyn górnych i czynności życia codziennego u osób po udarze mózgu, w celu odkrycia innowacyjnych strategii rehabilitacji funkcjonalnej kończyn górnych.
Protokół
To badanie (Zatwierdzenie nr. JXEY-2020SW038) został zatwierdzony przez Komisję Etyki Medycznej Drugiego Szpitala w Jiaxing, przy czym wszyscy uczestnicy wyrazili świadomą zgodę. Jego celem była ocena wykonalności i skuteczności protokołu za pomocą randomizowanego, kontrolowanego badania z pojedynczą ślepą próbą. Między styczniem a grudniem 2021 r. do Drugiego Szpitala w Jiaxing włączono 60 pacjentów z udarem mózgu.
UWAGA: Kryteria włączenia obejmowały: 1) potwierdzone rozpoznanie zawału mózgu lub krwotoku za pomocą tomografii komputerowej (CT) lub rezonansu magnetycznego (MRI), 2) zmiana o pierwszym początku i jednostronna z czasem trwania choroby od 2 tygodni do 3 miesięcy i stabilnym stanem, 3) wiek 25-75 lat, 4) brak hemianopsji lub jednostronnego zaniedbania przestrzennego, a także brak deficytów wzrokowych lub słuchowych, 5) przytomny, zgodny i zdolny do uczestniczenia w leczeniu rehabilitacyjnym, 6) wyraźna jednostronna dysfunkcja kończyny górnej ze zmodyfikowaną skalą Ashwortha (MAS) stopień ≤ 216. Kryteria wykluczenia obejmowały: 1) przebyty uraz czaszkowo-mózgowy lub inne choroby wewnątrzczaszkowe, 2) ciężki zawał mięśnia sercowego, dławicę piersiową, choroby wątroby, nerek, płuc lub innych ważnych narządów, nowotwory złośliwe itp., 3) przebyte zaburzenia psychiczne i padaczkę, 4) silny ból, drętwienie lub inne deficyty czucia po stronie połowiczej kończyn, 5) znaczne ograniczenie ruchomości w obustronnych kończynach górnych.
1. Projekt badania
- Losowo podziel pacjentów (n = 60), którzy spełnili określone kryteria, na dwie grupy: grupę eksperymentalną (n = 30) i grupę kontrolną (n = 30).
- Poproś wykwalifikowanego terapeutę zajęciowego o wykonanie następujących ocen funkcjonalnych, który nie był świadomy zadań grupowych przed i po 6-tygodniowym okresie leczenia.
- Potencjał wywołany silnika (MEP):
- Wywoływanie MEP u pacjentów korzystających z systemu terapii stymulacji magnetycznej zgodnie z wytycznymi ustalonymi przez Groppa et al.17.
- Podczas badania należy ustawić pacjenta przed urządzeniem w stabilny i wygodny sposób, a elektrody rejestrujące umieścić na wyrostku kostnym odwodziciela pollicis brevis i stawu nadgarstkowego.
- Następnie wyśrodkuj cewkę stymulacji magnetycznej nad korą ruchową po uszkodzonej stronie mózgu, z uchwytem cewki ustawionym pod kątem 45° do płaszczyzny strzałkowej.
- Przeprowadź stymulację obszaru kory ruchowej 10 razy z intensywnością 100% i zapisz obecność lub brak potencjałów wywołanych motoryką, wraz z ich opóźnieniem i amplitudą.
UWAGA: Ze względu na niemożność wykrycia motorycznych potencjałów wywołanych u wszystkich pacjentów, dokładne porównanie i analiza opóźnienia i amplitudy potencjałów wywołanych między dwiema grupami pacjentów nie było możliwe. W związku z tym badanie miało na celu określenie obecności lub braku MEP oraz porównanie odsetka wykrywalnych MEP między dwiema grupami pacjentów. Wyższy odsetek wykrywalnych MEP wskazuje na większy potencjał poprawy ścieżek korowo-rdzeniowych u pacjentów po udarze.
- Wykonaj test funkcjonalny dla połowiczej kończyny górnej - Hongkong (FTHUE-HK).
- Wykorzystaj skalę do oceny funkcjonalności kończyny górnej pacjenta, która obejmuje 12 zadań, takich jak położenie dłoni na kolanie i wykręcanie.
UWAGA: Każde zadanie musi zostać wykonane w ciągu 3 minut i można je wykonać tylko do 3 razy. Skala składa się z 7 poziomów, przy czym wyższe poziomy wskazują na lepszą funkcjonalność kończyn górnych18.
- Wykorzystaj skalę do oceny funkcjonalności kończyny górnej pacjenta, która obejmuje 12 zadań, takich jak położenie dłoni na kolanie i wykręcanie.
- Skorzystaj ze Skali Oceny Fugla-Meyera kończyn górnych (FMA-UE).
- Wykorzystaj tę skalę do oceny funkcji motorycznych ramienia, łokcia, przedramienia, nadgarstka i dłoni.
UWAGA: Wynik 0 oznacza niezdolność do wykonania określonego ruchu, wynik 1 oznacza częściowe ukończenie, a wynik 2 oznacza pełne ukończenie. Skala ma maksymalny wynik 66 punktów, przy czym wyższe wyniki wskazują na lepsze funkcje motoryczne kończyn górnych19.
- Wykorzystaj tę skalę do oceny funkcji motorycznych ramienia, łokcia, przedramienia, nadgarstka i dłoni.
- Oblicz zmodyfikowany indeks Barthel (MBI).
- Wykorzystaj tę skalę do oceny wydajności pacjenta w czynnościach życia codziennego.
UWAGA: Skala składa się z 10 pozycji, w tym jedzenia, ubierania się, kąpieli itp., z maksymalnym wynikiem 100 punktów. Wyższy wynik wskazuje na większą samodzielność pacjenta w codziennym życiu20.
- Wykorzystaj tę skalę do oceny wydajności pacjenta w czynnościach życia codziennego.
- Potencjał wywołany silnika (MEP):
- Upewnij się, że wszystkim pacjentom przepisano konwencjonalne leki, w tym leki przeciwnadciśnieniowe, przeciwcukrzycowe, regulatory lipidowe itp., dostosowane do ich indywidualnych schorzeń.
UWAGA: Wybór leków dla pacjentów z udarem mózgu opiera się na ich wyjątkowych okolicznościach i może się różnić w zależności od pacjenta. - Potwierdź, że wszyscy pacjenci otrzymywali rutynową fizjoterapię, terapię zajęciową przedramienia i dłoni oraz czynności treningu życia codziennego przez 6 tygodni.
- Upewnij się, że pacjenci w grupie kontrolnej otrzymywali rutynową terapię zajęciową ukierunkowaną na czynność kończyny górnej przez 1 godzinę dziennie przez 6 tygodni.
UWAGA: Rutynowa terapia zajęciowa ukierunkowana na funkcję kończyny górnej obejmuje trening kontroli motorycznej stawów barkowych i łokciowych, trening rolkowy, trening obręczy i trening sięgania po przedmioty. - Potwierdź, że pacjenci w grupie eksperymentalnej otrzymywali rutynową terapię zajęciową ukierunkowaną na funkcję kończyny górnej przez 30 minut dziennie, oprócz treningu systemu robotycznego zorientowanego na podwójną kończynę górną przez 30 minut dziennie przez 6 tygodni.
2. Sesja treningowa z zakresu systemu robotycznego zorientowanego na zadania z dwoma kończynami górnymi
UWAGA: Tylko pacjenci po udarze w grupie eksperymentalnej otrzymali te sesje szkoleniowe.
- Uruchom zrobotyzowany sprzęt systemowy, włącz ekran komputera systemu, otwórz aplikację ULCOT Rehab i wejdź do głównego interfejsu systemu.
- Podczas początkowej sesji szkoleniowej kliknij przycisk Zarejestruj, aby utworzyć plik osobisty dla każdego pacjenta, zawierający głównie imię i nazwisko, płeć, wiek, numer sprawy, diagnozę, stronę dotkniętą chorobą i inne istotne treści medyczne.
- Kliknij Zaloguj się w głównym interfejsie systemu, wybierz z listy pacjenta, który potrzebuje szkolenia, a następnie wejdź do interfejsu systemu szkoleniowego dla tego pacjenta.
- Pomóż pacjentowi w ustawieniu się przed urządzeniem robota, zapewniając bezpieczną i wygodną odległość.
- Kliknij Regulacja w interfejsie systemu szkolenia pacjenta, aby przejść do interfejsu regulacji parametrów sprzętu i ustawić odpowiednie parametry dla pacjenta.
UWAGA: Nie ma potrzeby ustawiania parametrów dla każdej sesji treningowej. Po zalogowaniu się do interfejsu systemu treningowego pacjenta, system automatycznie dostosowuje się do parametrów ustalonych podczas poprzedniej sesji treningowej pacjenta. Terapeuta może następnie zmodyfikować odpowiednie parametry zgodnie z celami terapeutycznymi. Jeśli nie są potrzebne żadne zmiany parametrów, użytkownik może kliknąć opcję Szkolenie w interfejsie systemu treningowego, aby uzyskać dostęp do interfejsu ustawień programu treningowego.- Kliknij + lub -, aby zwiększyć lub zmniejszyć wysokość platformy w module Regulacja wysokości platformy. Dostosuj wysokość platformy sprzętowej w zależności od wzrostu pacjenta.
- Kliknij + lub -, aby zwiększyć lub zmniejszyć kąt nachylenia ramienia robota systemu w module Regulacja kąta nachylenia ramienia. Dostosuj kąt nachylenia ramienia robota zgodnie z celami treningowymi zginania i prostowania ramion pacjenta (im wyższy cel, tym większy kąt).
- Kliknij + lub -, aby zwiększyć lub zmniejszyć kąt między dwoma ramionami robota w module Regulacja kąta ramienia. Dostosuj kąt między ramionami robota zgodnie z celami treningowymi przywodzenia i odwodzenia kończyn górnych pacjenta (im wyższy cel, tym większy kąt).
- Kliknij opcję Training (Szkolenie) w interfejsie systemu szkolenia pacjenta, aby przejść do interfejsu ustawień programu treningowego.
- Wybierz odpowiedni program treningowy w oparciu o stan funkcjonalny kończyny górnej pacjenta. Gdy kończyna górna po stronie połowiczej nie jest w stanie aktywnie manipulować rękojeścią mechaniczną w pełnym zakresie ruchu, zdecyduj się na program treningu wspomaganego.
- I odwrotnie, jeśli kończyna górna po stronie połowiczej jest w stanie aktywnie manipulować mechanicznym uchwytem, aby uzyskać pełny zakres ruchu, wybierz program treningu oporowego.
- Wyjaśnij i zademonstruj metody treningowe wybranych pozycji oraz poinformuj o odpowiednich środkach ostrożności, aby upewnić się, że pacjenci wiedzą, jak bezpiecznie i dokładnie przeprowadzić sesję treningową.
- Pomóż pacjentowi umocować dłonie na uchwytach na końcu dwóch ramion robota (Rysunek 1).
- Przeprowadź szkolenie w zakresie systemu robotów zorientowanych na zadania z dwiema kończynami górnymi.
- W przypadku pacjentów, którzy nie są w stanie aktywnie manipulować uchwytem mechanicznym w celu uzyskania pełnego zakresu ruchu po stronie kończyny górnej z porażeniem połowiczym, kliknij opcję Pomoc w interfejsie ustawień programu treningowego, aby przejść do interfejsu trybu wspomaganego treningu.
UWAGA: Terapeuta może wybrać dla pacjenta grę w lotach powietrznych lub grę w ping-ponga w trybie treningu wspomaganego. Należy zauważyć, że pacjenci mogą wybrać tylko jeden mecz na sesję treningową.- Ustaw czas na 30 minut w module Czas treningu i wybierz poziom ustawiony dla pacjenta w module Poziom wspomagany.
UWAGA: Ten tryb oferuje 6 poziomów pomocy, przy czym poziom 6 polega na tym, że dotknięta kończyna górna jest prowadzona zarówno przez robota, jak i zdrową kończynę górną podczas obustronnego treningu kończyny górnej. Z drugiej strony, poziom 1 oznacza, że dotknięta chorobą kończyna górna uczestniczy w obustronnym treningu kończyny górnej bezpośrednio, bez użycia siły zewnętrznej. Sesja treningowa rozpoczyna się na poziomie 6, a pacjent może przejść do następnego poziomu po osiągnięciu pełnego wyniku na każdym poziomie. Gdy pacjent osiągnie pełny wynik wytrenowania na poziomie wspomagania 1, uznaje się, że jest gotowy do treningu w trybie oporu. - Kliknij w Air Flying lub Ping-Pong, a następnie kliknij Start, aby przejść do interfejsu gry.
- Gra w latanie w powietrzu: Poinstruuj pacjenta, aby sterował wirtualnym samolotem wyświetlanym na ekranie komputera, manewrując chorą kończyną górną przez zdrową stronę za pomocą urządzenia robotycznego, umożliwiając pacjentowi optymalizację wysiłków w prowadzeniu wirtualnego samolotu po wyznaczonej trajektorii lotu, jednocześnie przechwytując wirtualne złote monety (Rysunek 2).
- Gra w ping-ponga: Z pomocą robota poinstruuj pacjenta, aby używał nieuszkodzonej strony do kierowania chorą boczną kończyną górną w celu kontrolowania wirtualnej rakiety do tenisa stołowego i przesuwania rakiety, aby złapać lecącego ping-ponga (Rysunek 3).
- Ustaw czas na 30 minut w module Czas treningu i wybierz poziom ustawiony dla pacjenta w module Poziom wspomagany.
- W przypadku pacjentów, którzy są w stanie aktywnie manipulować rękojeścią mechaniczną, aby uzyskać pełny zakres ruchu po stronie kończyny górnej z połowictwem, kliknij Opór w interfejsie ustawień programu treningowego, aby uzyskać dostęp do interfejsu trybu treningu oporowego.
UWAGA: W trybie treningu oporowego uczestnicy mogą wybierać spośród pięciu dostępnych gier: Air Flying, Ping-Pong, Bridge & Road, Weight-Lifting i Pop Matching. Do każdej sesji treningowej można wybrać tylko jeden mecz.- Ustaw czas na 30 minut w module Czas treningu i wybierz poziomy oporu odpowiednio dla strony zdrowej i strony dotkniętej chorobą w modułach Poziom zdrowia i Poziom dotknięty.
UWAGA: W trybie treningu oporowego poziomy oporu można ustawić indywidualnie dla zdrowych i dotkniętych chorobą stron pacjenta w oparciu o siłę mięśni kończyn górnych. Poziomy wahają się od 1 (najniższy opór) do 10 (najwyższy opór). Początkowe leczenie obejmowało wybór odporności poziomu 1, przy czym pacjentom pozwolono przejść do następnego poziomu po osiągnięciu doskonałego wyniku na każdym poziomie treningu. - W modułach Kierunek oporu po stronie zdrowej i Kierunek oporu po stronie dotkniętej chorobą wybierz kierunek oporu wskazywany przez system odpowiednio dla zdrowej strony pacjenta i dotkniętej chorobą strony kończyny górnej podczas treningu oporowego.
UWAGA: Kierunek oporu dobierany jest dla pacjenta w zależności od celu ćwiczenia, w tym pchania i ciągnięcia. - Wybierz czas, przez jaki cel musi być utrzymany w module Czas podtrzymania.
UWAGA: Czas określany jest na podstawie funkcji kończyny górnej pacjenta i wynosi od 1 do 10 s. Im dłuższy czas, tym większe staje się to wyzwanie. Jeśli ustawiony czas utrzymywania wynosi 10 s, a wynik treningu jest idealny, poziom oporu zostanie zwiększony na następną sesję. Gry w latanie w powietrzu i ping-pong nie obejmują tego kroku. - Kliknij, aby wybrać jedną z następujących gier: Latanie w powietrzu, Ping-Pong, Most i droga, Podnoszenie ciężarów i Pop Matching. Kliknij Start, aby przejść do interfejsu gry.
- Gra Air Flying: Poinstruuj pacjenta, aby kontrolował wirtualny samolot, opierając się oporowi stawianemu przez ramię robota zarówno na zdrowych, jak i dotkniętych kończynach górnych, umożliwiając pacjentowi optymalizację wysiłków w prowadzeniu wirtualnego samolotu po wyznaczonej trajektorii lotu, jednocześnie przechwytując wirtualne złote monety.
- Gra w ping-ponga: Poinstruuj pacjenta, aby kontrolował wirtualną rakietę do tenisa stołowego, opierając się oporowi stawianemu przez ramię robota zarówno na zdrowych, jak i dotkniętych chorobą kończynach górnych, i przesuń rakietę, aby złapać lecącego ping-ponga.
- Gra Bridge & Road: Poproś pacjenta, aby kontrolował oba końce drewnianego mostu na ekranie, opierając się oporowi stawianemu przez ramię robota zarówno na zdrowych, jak i dotkniętych chorobą kończynach górnych, przesuń dwie platformy drabinowe o różnej wysokości i przytrzymaj je przez określony czas, aby umożliwić przejście wirtualnej postaci (Rysunek 4).
- Gra w podnoszenie ciężarów: Niech pacjent kontroluje końce sztangi do podnoszenia ciężarów wyświetlanej na ekranie, opierając się oporowi stawianemu przez ramię robota zarówno na zdrowym
i dotkniętych kończynami górnymi, dostosowując swoją pozycję, aby dotrzeć do miejsca docelowego, zmieniając odległość i utrzymując tę pozycję przez określony czas (Rysunek 5). - pop dopasowywanie gry: pacjent ma kontrolę dwóch wirtualnych
palce znajdujące się na lewym i prawym końcu ekranu, opierając się oporowi stawianemu przez ramię robota zarówno zdrowym, jak i chorym kończynom górnym, wybierz identyczne elementy z lewej i prawej kolumny obrazów za pomocą wirtualnych palców i utrzymuj tę pozycję przez a
wyznaczony czas trwania (Rysunek 6).
UWAGA: System weryfikuje, czy wybrane zdjęcia po obu stronach są takie same; Jeśli tak, wybrane zdjęcia są eliminowane. Jeśli nie są zgodne, pacjent zostanie poproszony o ponowny wybór.
- Ustaw czas na 30 minut w module Czas treningu i wybierz poziomy oporu odpowiednio dla strony zdrowej i strony dotkniętej chorobą w modułach Poziom zdrowia i Poziom dotknięty.
- W przypadku pacjentów, którzy nie są w stanie aktywnie manipulować uchwytem mechanicznym w celu uzyskania pełnego zakresu ruchu po stronie kończyny górnej z porażeniem połowiczym, kliknij opcję Pomoc w interfejsie ustawień programu treningowego, aby przejść do interfejsu trybu wspomaganego treningu.
3. Procedura uzupełniająca
- Wykorzystaj oprogramowanie statystyczne do analizy zebranych danych oceny, określając odpowiednie metody analizy na podstawie typu danych.
- Wyjaśnienie znaczenia wyników danych i ocena wpływu treningu systemu robota zorientowanego na zadania z użyciem podwójnej kończyny górnej na funkcję kończyny górnej u pacjentów po udarze.
Wyniki
W badaniu wzięło udział łącznie 60 pacjentów po udarze, których podzielono na grupę kontrolną (n = 30) i grupę eksperymentalną (n = 30). Po porównaniu wieku, płci, rodzaju udaru, czasu trwania choroby, strony hemiplegii oraz innych informacji ogólnych między obiema grupami nie stwierdzono statystycznie istotnych różnic (P > 0.05), co wskazuje na ich porównywalność (Tabela 1). Pacjenci z grupy eksperymentalnej, którzy przeszli trening z wykorzystaniem dwustronnego, zorientowanego na zadania systemu robotycznego do kończyn górnych, wykazali większą poprawę w zakresie MEPs, FMA-UE, FTHUE-HK oraz MBI w porównaniu z osobami otrzymującymi leczenie konwencjonalne.
Po 6 tygodniach treningu współczynnik detekcji potencjałów wywołanych ruchowych (MEPs) w grupie eksperymentalnej przekroczył współczynnik w grupie kontrolnej (P < 0,05) (Tabela 2). Po okresie treningowym w obu grupach pacjentów odnotowano poprawę w skali FTHUE-HK w porównaniu z poziomami przed leczeniem (P < 0,05), przy czym w grupie eksperymentalnej poprawa była bardziej wyraźna niż w grupie kontrolnej (P < 0,05) (Tabela 3). Ponadto w obu grupach pacjentów zaobserwowano poprawę wyników w skalach FMA-UE i MBI w porównaniu z poziomami przed leczeniem (P < 0,05), a grupa eksperymentalna wykazała bardziej znaczną poprawę niż grupa kontrolna (P < 0,05) (Tabela 4). Wyniki te podkreślają skuteczność dwuramiennego systemu robotycznego zorientowanego na zadania w promowaniu powrotu funkcji kończyn górnych u pacjentów po udarze mózgu.
Analizę statystyczną przeprowadzono przy użyciu odpowiedniego oprogramowania, przyjmując poziom istotności P < 0,05 dla testu dwustronnego. Zweryfikowano, czy dane pomiarowe wykazują rozkład normalny oraz homogeniczność wariancji. W przypadku zmiennych ciągłych o rozkładzie normalnym do porównań wewnątrz grup przed i po leczeniu wykorzystano testy t-Studenta dla prób zależnych, natomiast do porównań między grupami zastosowano testy t-Studenta dla dwóch prób niezależnych. Dane liczbowe oceniano za pomocą testu χ2, zmienne rangowe wewnątrz grup analizowano przy użyciu testu znaków Wilcoxona, a analizy między grupami przeprowadzono testem Manna-Whitneya.
Rycina 1: Dwustronny zorientowany na zadania robotyczny system do kończyn górnych. System ten wspomaga pacjentów po udarze w obustronnym treningu kończyn górnych w celu promowania powrotu funkcji kończyn górnych. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.
Rycina 2: Gra Air Flying. Przy pomocy robota pacjent jest prowadzony w sterowaniu wirtualnym samolotem na ekranie komputera tak, aby samolot leciał wzdłuż wyznaczonej ścieżki lotu. Jednocześnie wirtualny samolot zbiera wirtualne złote monety. Proszę kliknąć tutaj, aby zobaczyć powiększoną wersję tej ryciny.
Rycina 3: Gra w ping-ponga. Przy pomocy robota pacjent otrzymuje instrukcję sterowania wirtualną rakietą do tenisa stołowego i przesuwania jej w celu przechwycenia lecącej piłeczki pingpongowej. Kliknij tutaj, aby wyświetlić większą wersję tej ryciny.
Rycina 4: Gra Bridge & Road. Pacjent jest instruowany, aby kontrolować dwa końce drewnianego mostu na ekranie i przesuwać go na różne odległości. Dwie drabiny o różnych wysokościach muszą zostać połączone i utrzymane przez określony czas, aby wirtualny przeciwnik mógł swobodnie przejść. Proszę kliknąć tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.
Rysunek 5: Gra w podnoszenie ciężarów. Pacjent powinien sterować oboma końcami sztangi do podnoszenia ciężarów na ekranie, przesuwać ją na różne odległości, dopasować sztangę do pozycji docelowej i utrzymać ją przez określony czas. Aby zobaczyć powiększoną wersję tego rysunku, kliknij tutaj.
Rycina 6: Gra dopasowywania elementów (Pop Matching). Pacjent powinien sterować dwoma wirtualnymi palcami po lewej i prawej stronie ekranu za pomocą strony zdrowej oraz strony objętej udarem. Kończyny górne muszą być wykorzystywane do wybierania za pomocą wirtualnych palców tych samych elementów w lewej i prawej kolumnie obrazów oraz utrzymywania tej pozycji przez określony czas. Aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny, kliknij tutaj.
| Grupa | n | Płeć (n) | Wiek (x ± s, y) | Przebieg choroby (x ± s, d) | Rodzaj udaru (n) | Strona hemiplegiczna (n) | |||
| Samiec | Kobieta | Niedokrwienny | Krwotoczny | Lewy | Prawo | ||||
| Grupa kontrolna (n=30) | 30 | 16 | 14 | 56.70±7.60 | 38.77±15.71 | 14 | 16 | 14 | 16 |
| Grupa eksperymentalna (n=30) | 30 | 17 | 13 | 57.17±6.93 | 39.47±16.23 | 17 | 13 | 17 | 13 |
| P | >0.05 | >0.05 | >0.05 | >0.05 | >0.05 | ||||
Tabela 1. Charakterystyka wyjściowa obu grup. Kompleksowe porównanie charakterystyki wyjściowej grupy kontrolnej i eksperymentalnej. Obejmuje to dane demograficzne i kliniczne, zapewniając porównywalność między grupami.
| Grupa | n | Obróbka wstępna | Po opracowaniu | ||
| Proszę podać tekst źródłowy do tłumaczenia. | Ponieważ nie dostarczono tekstu źródłowego do przetłumaczenia, proszę o przesłanie treści, którą należy przełożyć na język polski zgodnie z wytycznymi. | Proszę dostarczyć tekst źródłowy do tłumaczenia. | Proszę o przesłanie tekstu źródłowego do tłumaczenia. | ||
| Grupa kontrolna (n = 30) | 30 | 8 | 22 | 10 | 20 |
| Grupa eksperymentalna (n = 30) | 30 | 7 | 23 | 18 | 12 |
| P | >0.05 | <0.05 | |||
Tabela 2. Porównanie odpowiedzi MEP między dwiema grupami. Przedstawia ona wpływ podwójnego zorientowanego na zadania systemu robotycznego kończyn górnych na drogi korowo-rdzeniowe u pacjentów po udarach.
| Grupa | FTHUE-HK (M(P25, P75)) | |
| Grupa kontrolna (n = 30) | Obróbka wstępna | 3(2,3) |
| Po opracowaniu | 3(3,4)* | |
| Grupa doświadczalna (n = 30) | Obróbka wstępna | 3(2,3) |
| Po opracowaniu | 4(3,5)*# | |
| *P < 0,05 w porównaniu do stanu przed leczeniem; #P < 0,05 w porównaniu z grupą kontrolną | ||
Tabela 3. Porównanie FTHUE-HK pomiędzy dwiema grupami. Opisuje ona wpływ dwustronnego zrobotyzowanego systemu zorientowanego na zadania kończyny górnej na funkcję kończyny górnej u pacjentów po udarze.
| Grupa | FMA-UE (x ± s) | MBI (x ± s) | |
| Grupa kontrolna (n=30) | obróbka wstępna | 25.33±11.72 | 44.27±13.21 |
| Po opracowaniu | 34.63±13.06* | 51.03±12.55* | |
| Grupa eksperymentalna (n=30) | obróbka wstępna | 25.93±11.87 | 44.93±14.10 |
| Po opracowaniu | 42.37±15.20*# | 59.73±14.63*# | |
| *P < 0,05 w porównaniu do stanu przed opracowaniem; #P < 0,05 w porównaniu z grupą kontrolną | |||
Tabela 4. Porównanie FMA-UE i MBI pomiędzy dwiema grupami. Ilustruje ona wpływ dwufunkcyjnego robotycznego systemu zorientowanego na zadania kończyny górnej na funkcję kończyny górnej oraz czynności życia codziennego u pacjentów po udarze.
Dyskusja
Wykazano, że trening obustronny normalizuje hamowanie międzykorowe u pacjentów po udarze, ułatwia reorganizację sieci funkcjonalnej mózgu i ostatecznie poprawia funkcję kończyn górnych21. W pracy przedstawiono program treningu funkcjonalnego kończyn górnych u pacjentów po udarze mózgu z wykorzystaniem systemu robotycznego zorientowanego na zadania podwójnej kończyny górnej. Program integruje obustronne ruchy kończyn górnych, działania zorientowane na zadania i trening wspomagany przez robota w celu poprawy rehabilitacji funkcji kończyn górnych u pacjentów po udarze.
W procesie wdrażania treningu systemu robotycznego zorientowanego na zadania z wykorzystaniem podwójnej kończyny górnej należy zwrócić uwagę na kilka kluczowych kroków. Po pierwsze, terapeuta powinien niezwłocznie dostosować kąt nachylenia ramienia robota i kąt między dwoma ramionami w oparciu o stan funkcjonalny kończyny górnej pacjenta i cele terapeutyczne. Po drugie, poziom wspomagania lub oporu zapewniany przez system musi być dokładnie dobrany zgodnie z siłą mięśni kończyn górnych pacjenta. Gdy wynik wyszkolenia pacjenta osiągnie maksimum, należy go niezwłocznie dostosować do następnego poziomu. Po trzecie, w trybie treningu oporowego terapeuta powinien ustalić poziomy oporu zarówno dla zdrowej, jak i dotkniętej chorobą strony, a także kierunek oporu (w tym pchanie i ciągnięcie), w zależności od siły mięśni kończyn górnych pacjenta po każdej stronie.
Trening systemu robotycznego zorientowanego na zadania z dwiema kończynami górnymi obejmuje ruchy kończyn górnych w różnych płaszczyznach i kierunkach. Jednak losowe przełączanie między tymi płaszczyznami i kierunkami podczas treningu nie jest możliwe, ponieważ każde przełączenie wymaga zatrzymania bieżącej sesji treningowej w celu regeneracji systemu. Niektórzy badacze wykorzystali dwa identyczne roboty do pomocy pacjentom w obustronnym treningu kończyn górnych w trzech wymiarach4. Chociaż takie podejście umożliwia pacjentom angażowanie się w wiele kierunków ruchu podczas treningu, stwarza wyzwania w skutecznym przenoszeniu sił między zdrowymi i chorymi kończynami. Ponieważ system robotyczny zorientowany na zadania z podwójną kończyną górną jest udoskonalany w kolejnych etapach, konieczne jest zwiększenie stopni swobody ruchu ramienia robota, aby dostosować się do wielokierunkowego treningu ruchu kończyny górnej. Dodatkowo kluczowe jest zajęcie się kwestią kompensacyjnych ruchów tułowia, które niektórzy pacjenci wykazują podczas treningu z dwuzadaniowym systemem robotycznym zorientowanym na zadania kończyny górnej. Takie ruchy kompensacyjne mogą zmniejszać zakres ruchu kończyn górnych i mogą prowadzić do rozwoju nieprawidłowych wzorców ruchowych. Aby złagodzić wpływ tego problemu, terapeuci powinni niezwłocznie przypominać pacjentom o utrzymaniu prawidłowej pozycji siedzącej i przestrzeganiu prawidłowych wzorców ruchowych podczas treningu.
Większość tradycyjnych obustronnych metod treningu kończyn górnych polega na tym, że zdrowa ręka trzyma chorą rękę lub łączy obie ręce za pomocą urządzenia (np. drewnianego kija). W przeciwieństwie do tego, trening systemu robotycznego zorientowany na podwójną kończynę górną zorientowany na zadania wykorzystany w tym badaniu oferuje znaczące korzyści. Badania wskazują, że przywrócenie funkcji kończyn u pacjentów po udarze mózgu jest wzmocnione przez precyzyjny i wysoce powtarzalny trening rehabilitacyjny22. Jednak po udarze pacjenci często wykazują zmniejszoną siłę mięśni w chorej kończynie i obniżoną funkcję motoryczną w zdrowej kończynie23,24. W związku z tym, podczas tradycyjnego obustronnego treningu kończyn górnych, wyzwaniem dla pacjentów staje się utrzymanie normalnych wzorców ruchowych w sposób ciągły i powtarzalny przez dłuższy czas. Ponadto, aby wykonać określony ruch, zdrowa kończyna górna może wywierać znaczną siłę, podczas gdy dotknięta chorobą kończyna górna przykłada minimalną siłę, zagrażając w ten sposób pełnemu zaangażowaniu chorej kończyny. Trening systemu robotycznego zorientowanego na podwójną kończynę górną może modulować siłę przenoszoną ze zdrowej kończyny górnej na chorą kończynę w oparciu o siłę mięśni chorej kończyny górnej, ułatwiając w ten sposób stopniowe i ustrukturyzowane uczestnictwo chorej kończyny. Szkolenie to wykorzystuje również pomoc robotyczną, aby umożliwić pacjentom wykonywanie wysoce powtarzalnych i precyzyjnych ruchów, które, jak wykazano, zapewniają stałą informację zwrotną do mózgu, co sprzyja reorganizacji funkcjonalnej i ostatecznie poprawia funkcję kończyn14,22. Ponadto wirtualne gry włączone do treningu systemu robotycznego zorientowanego na zadania z podwójną kończyną górną są zorientowane na zadania, a badania wykazały, że taki trening może poprawić funkcję kończyny górnej i zdolność do wykonywania czynności życia codziennego u pacjentów po udarze mózgu25,26.
W tym badaniu MEP u pacjentów opierały się wyłącznie na obecności lub braku wykrywalnego MEP. Decyzja ta została podjęta, ponieważ kompleksowa analiza porównawcza opóźnienia i amplitudy MEP nie była możliwa, ponieważ MEP nie można było wykryć u niektórych pacjentów. Badanie obejmowało pacjentów o różnym czasie trwania choroby, wynoszącym od 2 tygodni do 3 miesięcy, co mogło mieć wpływ na wyniki ze względu na różnice w spontanicznym powrocie do zdrowia. Kryteria selekcji pacjentów koncentrowały się wyłącznie na typie udaru i bocznym stanie połowiczym, bez uwzględnienia konkretnych obszarów uszkodzenia mózgu, wpływając w ten sposób na analizę porównawczą skuteczności. Ponadto w tym badaniu zidentyfikowano inne ograniczenia. Po pierwsze, pacjenci z wysokim napięciem mięśniowym (MAS > 2) zostali wykluczeni z eksperymentu, ponieważ ich stan mógł potencjalnie wpłynąć na wyniki treningu. Po drugie, ocena skuteczności eksperymentu została przeprowadzona tylko do 6 tygodni po interwencji, bez długoterminowych danych obserwacyjnych. Po trzecie, wszyscy uczestnicy byli w ciągu 3 miesięcy od wystąpienia choroby, co pozostawia niepewność co do skuteczności tego podejścia treningowego dla pacjentów po upływie 3 miesięcy. Co więcej, wielkość próby w badaniu była niewielka, co podkreśla konieczność przyszłych badań na większej i bardziej zróżnicowanej próbie. W odpowiedzi na powyższe kwestie, będziemy wdrażać kolejne usprawnienia i optymalizacje w kolejnych etapach badania.
Podsumowując, zorientowany na zadania system robotyczny z dwiema kończynami górnymi okazał się obiecujący w poprawie funkcji kończyn górnych i czynności życia codziennego u pacjentów po udarze. Podejście to zasługuje na szersze zastosowanie w warunkach klinicznych w rehabilitacji funkcjonalnej kończyn górnych po udarze.
Oświadczenia
Autorzy deklarują brak konfliktu interesów ani ujawnień finansowych w tym opracowaniu.
Podziękowania
Wyrażamy wdzięczność pacjentom i personelowi medycznemu Drugiego Szpitala w Jiaxing za ich wsparcie i współpracę podczas procesu badawczego.
Materiały
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Dwuzadaniowy system robotyczny zorientowany na kończynę górną | Centrum Badań nad Sprzętem Medycznym Rehabilitacji w Auckland Tongji, Tongji Zhejiang College | N/A | Zorientowany na zadania system robotyczny z podwójną kończyną górną może pomóc pacjentom po udarze w obustronnym treningu wirtualnej gry kończyn górnych poprzez regulację przenoszenia siły między zdrowymi i dotkniętymi kończynami górnymi. |
| System terapii stymulacji magnetycznej | Sichuan Junjian Wanfeng Medical Equipment Co., Ltd. | http://www.jjwf-med.com | Ten system może być używany do pomiaru potencjału wywołanego silnika (MEP) |
| SPSS 25.0 | IBM | Version 25.0 | https://www.ibm.com/support/pages/downloading-ibm-spss-statistics-25 |
Bibliografia
- Feigin, V. L., et al. World Stroke Organization (WSO): Global stroke fact sheet 2022. Int J Stroke. 17 (1), 18-29 (2022).
- Kiper, P., et al. Effects of immersive virtual reality on upper-extremity stroke rehabilitation: A systematic review with meta-analysis. J Clin Med. 13 (1), 146(2023).
- Yao, Z., et al. Cognitive function and upper limb rehabilitation training post-stroke using a digital occupational training system. J Vis Exp. (202), e65994(2023).
- Tang, C., et al. Bilateral upper limb robot-assisted rehabilitation improves upper limb motor function in stroke patients: a study based on quantitative EEG. Eur J Med Res. 28 (1), 603(2023).
- Yang, S. -W., Ma, S. -R., Choi, J. -B. Effect of 3-dimensional robotic therapy combined with electromyography-triggered neuromuscular electrical stimulation on upper limb function and cerebral cortex activation in stroke patients: A randomized controlled trial. Bioengineering. 11 (1), 12(2023).
- Chen, P. M., Kwong, P. W. H., Lai, C. K. Y., Ng, S. S. M. Comparison of bilateral and unilateral upper limb training in people with stroke: A systematic review and meta-analysis. PLoS One. 14 (5), e0216357(2019).
- Dhakate, D., Bhattad, R. Study the effectiveness of bilateral arm training on upper extremity motor function and activity level in patients with sub-acute stroke. Int J Cur Res Rev. 12 (20), 2987(2020).
- Ahn, S. Y., et al. Benefits of robot-assisted upper-limb rehabilitation from the subacute stage after a stroke of varying severity: A multicenter randomized controlled trial. J Clin Med. 13 (3), 808(2024).
- Li, C., et al. Dual-tDCS combined with sensorimotor training promotes upper limb function in subacute stroke patients: A randomized, double-blinded, sham-controlled study. CNS Neurosci Ther. 30 (4), e14530(2023).
- Yuan, R., et al. Effects of uni- vs. bilateral upper limb robot-assisted rehabilitation on motor function, activities of daily living, and electromyography in hemiplegic stroke: A single-blinded three-arm randomized controlled trial. J Clin Med. 12 (8), 2950(2023).
- Song, Y. -H., Lee, H. -M. Effect of immersive virtual reality-based bilateral arm training in patients with chronic stroke. Brain Sci. 11 (8), 1032(2021).
- Dembele, J., Triccas, L. T., Amanzonwé, L. E. R., Kossi, O., Spooren, A. Bilateral versus unilateral upper limb training in (sub)acute stroke: A systematic and meta-analysis. S Afr J Physiother. 80 (1), 1985(2024).
- Wu, J. Y., Cheng, H., Zhang, J. Q., Bai, Z. F., Cai, S. F. The modulatory effects of bilateral arm training (BAT) on the brain in stroke patients: a systematic review. Neurol Sci. 42 (2), 501-511 (2021).
- Yang, X. W., Shi, X. B., Xue, X. L., Deng, Z. Y. Efficacy of robot-assisted training on rehabilitation of upper limb function in patients with stroke: A systematic review and meta-analysis. Arch Phys Med Rehabil. 104 (9), 1498-1513 (2023).
- Wu, J. Y., Cheng, H., Zhang, J. Q., Yang, S. L., Cai, S. F. Robot-assisted therapy for upper extremity motor impairment after stroke: A systematic review and meta-analysis. Phys Ther. 101 (4), pzab010(2021).
- Meseguer-Henarejos, A. B., Sánchez-Meca, J., López-Pina, J. A., Carles-Hernández, R. Inter- and intra-rater reliability of the Modified Ashworth Scale: a systematic review and meta-analysis. Eur J Phys Rehabil Med. 54 (4), 576-590 (2018).
- Groppa, S., et al. A practical guide to diagnostic transcranial magnetic stimulation: report of an IFCN committee. Clin Neurophysiol. 123 (5), 858-882 (2012).
- Fong, K., et al. Development of the Hong Kong version of the functional test for the hemiplegic upper extremity (FTHUE-HK). Hong Kong J Occup Th. 14 (1), 21-29 (2004).
- Hernández, E. D., et al. Intra- and inter-rater reliability of Fugl-Meyer Assessment of Upper Extremity in stroke. J Rehabil Med. 51 (9), 652-659 (2019).
- Ohura, T., Hase, K., Nakajima, Y., Nakayama, T. Validity and reliability of a performance evaluation tool based on the modified Barthel Index for stroke patients. BMC Med Res Methodol. 17 (1), 131(2017).
- Wu, J., Cheng, H., Zhang, J., Bai, Z., Cai, S. The modulatory effects of bilateral arm training (BAT) on the brain in stroke patients: a systematic review. Neurol Sci. 42 (2), 501-511 (2021).
- Hsu, H. Y., et al. Robotic-assisted therapy with bilateral practice improves task and motor performance in the upper extremities of chronic stroke patients: A randomised controlled trial. Aust Occup Ther J. 66 (5), 637-647 (2019).
- Kitsos, G. H., Hubbard, I. J., Kitsos, A. R., Parsons, M. W. The ipsilesional upper limb can be affected following stroke. ScientificWorldJournal. 2013, 684860(2013).
- Bustrén, E. L., Sunnerhagen, K. S., Alt Murphy, M. Movement kinematics of the ipsilesional upper extremity in persons with moderate or mild stroke. Neurorehabil Neural Repair. 31 (4), 376-386 (2017).
- da Silva, E. S. M., et al. The effect of priming on outcomes of task-oriented training for the upper extremity in chronic stroke: A systematic review and meta-analysis. Neurorehabil Neural Repair. 34 (6), 479-504 (2020).
- Lee, C. Y., Howe, T. H. Effectiveness of activity-based task-oriented training on upper extremity recovery for adults with stroke: A systematic review. Am J Occup Ther. 78 (2), 7802180070(2024).
Przedruki i uprawnienia
