Powierzchniowy biofeedback elektromiograficzny jako narzędzie rehabilitacji dla pacjentów z globalnym uszkodzeniem splotu ramiennego poddawanych rekonstrukcji bionicznej

Powierzchniowy biofeedback elektromiograficzny znacznie upraszcza identyfikację i trening powierzchniowych sygnałów EMG u pacjentów z uszkodzeniami splotu ramiennego, u których aktywność mięśni w ramieniu bijakowym jest wyjątkowo słaba. Za pomocą biofeedbacku EMG powierzchniowego można wielokrotnie testować i trenować różne polecenia motoryczne i pozycje elektrod, ponieważ technika ta nie jest inwazyjna, łatwa do zastosowania i niedroga. Aby skonfigurować system do powierzchniowego biofeedbacku EMG, umieść urządzenie na stole w cichym pomieszczeniu i ustaw pacjenta przed ekranem komputera.

Poproś pacjenta, aby pomyślał o ruchach ręki, jednocześnie próbując napiąć mięśnie przeznaczone do wykonania określonej czynności, nawet jeśli nie spowoduje to rzeczywistego ruchu niesprawnej ręki, jednocześnie dotykając przedramienia w celu skurczu mięśni. Umieść powierzchniową elektrodę EMG dokładnie w tym miejscu skóry, w której można wyczuć skurcz mięśni, i poproś pacjenta, aby powtórzył to samo polecenie motoryczne, które właśnie próbowano wywołać skurcz mięśnia. Obserwuj sygnał EMG na ekranie komputera, aby sprawdzić, czy amplituda stale rośnie, gdy pacjent próbuje skurczyć mięsień przeznaczony do wykonania określonej czynności.

Jeśli amplituda jest mniejsza niż dwa do trzech razy większy niż szum tła lub sygnał jest niespójny, wypróbuj inne polecenia silnika o tym samym położeniu elektrody, aby sprawdzić, czy można uzyskać wyższe amplitudy. Następnie przesuń elektrodę w nowe miejsce na przedramieniu, aby ocenić skurcz mięśni pod kątem innego gestu. Monitorowanie amplitudy sygnału na ekranie komputera, podczas gdy pacjent myśli o wykonaniu gestu.

Jeśli nie stwierdzono aktywności mięśni w przedramieniu, powtórz procedurę na ramieniu i obręczy barkowej. Po zidentyfikowaniu dwóch lub więcej sygnałów EMG należy zachęcić pacjenta do naprzemiennej aktywacji sygnałów. Aby niezawodnie sterować protezą, niezależne sygnały EMG muszą być kontrolowane bez zakłóceń.

Dostosuj wzmocnienie napięcia każdego sygnału niezależnie, aby osiągnąć podobny próg amplitudy dla wszystkich sygnałów podczas treningu, aby ułatwić pacjentowi separację i zrozumienie sygnału. Powtórz i wyjaśnij pacjentowi mechanikę protezy ręki, że lekki skurcz mięśni powinien być preferowany zamiast siły mięśni, aby uniknąć koaktywacji sygnału. Obserwuj sygnały EMG na ekranie komputera i wyjaśnij pacjentowi, że te dwa sygnały są współaktywowane podczas próby wykonania określonego ruchu.

Poinstruuj pacjenta, że te dwa sygnały nie powinny być współaktywowane podczas próby wykonania jednego określonego działania, ponieważ każdy sygnał EMG jest powiązany z określonym działaniem protetycznym i że w związku z tym sygnały współaktywowane nie spowodują działania pożądanego przez pacjenta. Poinstruuj pacjenta, aby spróbował nieco innych ruchów i obserwował, które precyzyjne wzorce ruchowe są najlepsze w odniesieniu do separacji sygnałów. Po zidentyfikowaniu odpowiednich sygnałów należy zachęcić pacjenta do ćwiczenia wykonywania tych ruchów nie dłużej niż 30 minut na sesję treningową.

Poinstruuj pacjenta, że idealna separacja sygnałów jest mało prawdopodobna na początku treningu, ale poprawi się wraz z dużą liczbą powtórzeń i że separacja sygnałów może być łatwiejsza na początku, gdy wykonujesz lekkie skurcze. W miarę poprawy spójności sygnału poinstruuj pacjenta, aby wygenerował wyższą amplitudę sygnału, aby jeszcze bardziej wzmocnić mięsień i jego sygnał. Po uzyskaniu spójnej separacji sygnału EMG i stałej kontroli, zainstaluj protezę stołową podłączoną do odpowiedniego oprogramowania EMG i umieść elektrody na ramieniu pacjenta, aby bezpośrednio przełożyć aktywność EMG na mechaniczną funkcję protezy.

Poinformuj pacjenta, że protezy mioelektryczne z bezpośrednim sterowaniem wykorzystują wejście jednej elektrody do kontrolowania jednego ruchu protezy na raz. W przypadku korzystania z urządzenia z proporcjonalną kontrolą prędkości ruchu należy poinstruować pacjenta o korelacji między pojawieniem się sygnału na ekranie komputera a prędkością i siłą ruchu protezy. Następnie poproś pacjenta, aby przećwiczył współskurcz, pozwalając pacjentowi obserwować sygnały EMG na ekranie komputera i wyjaśnić, że ważne jest, aby oba sygnały jednocześnie osiągnęły szczyt.

Jeśli proteza się nie porusza, pacjent wykonuje współskurcz prawidłowo, ponieważ oba sygnały jednocześnie docierają do szczytu. Gdy pacjent opanuje kontrolę nad protezą stołową, należy wprowadzić koncepcję hybrydowego dopasowania protetycznego, które jest indywidualnie dopasowane do pacjenta i mocowane nad lub poniżej uszkodzonej kończyny. Hybrydowe dopasowanie protetyczne może być następnie wykorzystane do dodatkowego treningu podczas rehabilitacji przed planową amputacją.

Przed przystąpieniem do zabiegu należy zapytać pacjenta, czy ma jakieś nierozwiązane pytania dotyczące planowanej amputacji i wyraźnie zakomunikować, że w dowolnym momencie przed amputacją można odwołać tę decyzję, co w przeciwnym razie spowoduje nieodwracalną i zmieniającą życie operację. Następnie wykonaj standaryzowaną ocenę funkcji kończyny górnej za pomocą niefunkcjonalnej ręki podczas filmowania wyników. Po czterech do sześciu tygodniach gojenia się ran pooperacyjnych określ najlepsze gorące punkty do umieszczenia elektrycznego i poproś pacjenta o przećwiczenie sygnału EMG, jak pokazano Zleć technikowi ortopedy zaprojektowanie ostatecznego gniazda protetycznego przy użyciu wcześniej zdefiniowanych pozycji elektrod EMG.

Gdy proteza jest gotowa, poproś pacjenta, aby ćwiczył proste ruchy protetyczne w sposób, w jaki urządzenie protetyczne jest podparte. Przejdź do prostych ruchów protetycznych w różnych pozycjach ramienia, takich jak wyprost łokcia, zgięcie na przemian, i kontynuuj proste zadania chwytania, takie jak podnoszenie małych pudełek i manipulowanie małymi przedmiotami. Wreszcie, niech pacjent ćwiczy wykonywanie czynności życia codziennego, zaczynając od raczej prostych zadań i powoli dodając złożoność zadań, które pacjent uważa za istotne dla swojej konkretnej sytuacji życiowej.

Trzy miesiące po dopasowaniu protezy powtórz standaryzowaną ocenę funkcji kończyny górnej za pomocą protezy ręki i nagraj wideo z wynikami. W tym badaniu zademonstrowany protokół rehabilitacji z wykorzystaniem powierzchniowego biofeedbacku EMG został z powodzeniem wdrożony u sześciu pacjentów z ciężkimi uszkodzeniami splotu ramiennego, w tym mnogimi zwichnięciami korzeni nerwowych. Liczbę sesji terapeutycznych oraz szczegółowe wyniki dla każdego pacjenta można obserwować w tabeli.

W tej ocenie elektroda na zgięciowej części przedramienia wyczuła aktywność EMG, gdy pacjent próbował zamknąć dłoń, na co wskazywała czerwona fala. Separacja sygnału u tego pacjenta jest satysfakcjonująca, ponieważ sygnał z drugiej elektrody umieszczonej na grzbietowej stronie przedramienia nie osiągnął progu wskazanego przez niebieską falę. Następnie, gdy pacjent myślał o otwarciu dłoni, amplituda drugiego sygnału przekroczyła próg wskazywany przez niebieską falę, podczas gdy sygnał z pierwszej elektrody pozostawał prawie nieaktywny, jak wskazywała czerwona fala.

Wejście nerwowe do mięśni kończyny górnej u pacjentów z ciężkim uszkodzeniem splotu ramiennego jest bardzo rzadkie. W związku z tym należy przetestować różne polecenia silnika i precyzje elektrod. Aby jeszcze bardziej zwiększyć motywację pacjenta i zwiększyć zaangażowanie w trening podczas długotrwałego procesu rehabilitacji, powierzchniowe biofeedback EMG można włączyć do interwencji opartych na grach.