Opracowanie nowatorskiego programu rehabilitacji zorientowanej na zadania z wykorzystaniem dwuręcznego egzoszkieletu robotycznej ręki

Ten wspomagany przez robota, zorientowany na zadania protokół treningowy został opracowany dla pacjentów z dysfunkcją ręki spowodowaną deficytami neurologicznymi. Nasz protokół jest pierwszym, który łączy program treningowy zorientowany na zadania z robotyczną ręką do rehabilitacji funkcji ręki i pierwszym, który bada wykonalność i akceptowalność protokołu. Zaprojektowaliśmy specjalistyczne obiekty, którymi można manipulować za pomocą protokołu treningowego.

Następnie nasz zrobotyzowany system ręczny może być zastosowany do oburęcznego treningu ruchowego. Procedurę zademonstrują Yi-Mei Chen i Szu-Shen Lai, terapeuci zajęciowi z mojego wydziału. Przed rozpoczęciem analizy umieść czujnik na zdrowej dłoni badanego i użyj taśmy rzepowej, aby zabezpieczyć nadgarstek.

Użyj czystej podkładki, aby owinąć chorą rękę i bezpiecznie zapnij taśmę na rzep. Poluzuj mechanizm kciuka ręki egzoszkieletu, aby umożliwić regulację kąta otwarcia kciuka, i umieść dotkniętą ręką w dłoni egzoszkieletu. Przymocuj haczyk i pętelkę do dłoni przez pierścień mocujący.

Następnie zapnij palce jeden po drugim, zaczynając od palca wskazującego, a kończąc na kciuku. Przymocuj taśmę na rzep równolegle do nadgarstka przez pierścień mocujący i ustaw kciuk pod wygodnym kątem. Następnie dokręć mechanizm kciuka.

Aby skonfigurować skrzynkę kontrolną, włóż do ręki egzoszkieletu i włóż do rękawicy czujnika. Włóż oba zestawy do gniazda w skrzynce sterowniczej i włóż zasilający do skrzynki sterowniczej. Następnie podłącz zasilający do gniazdka o odpowiednim napięciu.

Gdy system i obiekt będą gotowe, przełącz się na skrzynkę kontrolną i ustaw tryb na Pięć palców, aby umożliwić ręce egzoszkieletu pasywne poruszanie palcami obiektu. Poproś badanego, aby przez 2,5 minuty wykonywał zadanie polegające na chwytaniu i uwalnianiu, prowadzony przez rękę egzoszkieletu. Przełącz tryb na Pojedynczy palec.

Następnie pozwól ręce egzoszkieletu poruszać palcami badanego indywidualnie i pasywnie, podczas gdy badany rozciąga i chowa poszczególne palce przez 2,5 minuty. W przypadku sesji ruchu oburęcznego wspomaganej przez robota przełącz tryb na Lustro, aby umożliwić ruch zdrowej ręki noszącej rękawicę z czujnikiem w celu kontrolowania ruchów dłoni egzoszkieletu. Aby przeprowadzić próbę zdolności podmiotu do manipulowania obiektami za pomocą robotycznego systemu ręki, dopasuj rękę egzoszkieletu do zdrowej ręki badanego, a rękawicę sensoryczną do zdrowej ręki, jak właśnie pokazano, i umieść temblak pod łokciem i ręką egzoszkieletu podmiotu, aby podeprzeć dotknięte ramię.

Następnie przeprowadź sesję rozgrzewkową, jak właśnie pokazano. Po rozgrzewce użyj robotycznego systemu ręcznego przez pięć minut, aby zademonstrować, jak manipulować zaprojektowanymi przedmiotami, w tym za pomocą chwytu dłoniowego do podniesienia kołka, chwytu bocznego do podniesienia prostokątnego sześcianu, trzypunktowego uchwytu do podniesienia kostki, kulistego uchwytu do podniesienia piłki i cylindrycznego uchwytu do podniesienia cylindrycznego pręta. Po demonstracji umieść dwie podstawy obustronnie przed rękami osoby badanej i umieść przedmioty na szczycie jednej podstawy, aby pomóc w ich manipulacji.

Poproś testera, aby użył robotycznego systemu ręcznego, aby chwycić każdy przedmiot 20 razy dziennie przez trzy kolejne dni, zaczynając od obszaru podstawy i podnosząc, przesuwając i uwalniając każdy przedmiot na linię środkową, jednocześnie monitorując i rejestrując wskaźnik sukcesu każdej próby. W tej reprezentatywnej analizie oceniono trzy osoby zdrowe i trzy osoby po udarze. Średni wiek grupy zdrowej wynosił 28 lat, podczas gdy średni wiek grupy pacjentów wynosił 49 lat.

Dla każdego pacjenta uzyskano również Mini-Mental State Examination, Ocenę Fugla-Meyera, zmodyfikowany palec w skali Ashwortha i wyniki etapu Brunnstroma. Badani w grupie zdrowej doskonale manipulowali wszystkimi obiektami z robotycznym systemem ręcznym i bez niego, ze średnim wskaźnikiem sukcesu wynoszącym 100% dla każdego zadania. Wszyscy pacjenci wykazywali jednak trudności w manipulowaniu obiektami bez robotycznego systemu ręcznego, wykazując 0% wskaźnik sukcesu dla wszystkich obiektów.

W przeciwieństwie do tego, wszystkie wskaźniki sukcesu pacjentów znacznie wzrosły, gdy zastosowano zrobotyzowany system ręczny, zbliżając się do wskaźników podobnych do tych obserwowanych u zdrowych osób, co potwierdza możliwość zastosowania zrobotyzowanego systemu ręcznego u pacjentów po udarze. Przypomnij badanym, aby skoncentrowali się na kontroli ruchu obustronnych rąk podczas treningu ruchów oburęcznych, upewniając się, że wzorce chwytania na przedmiotach są prawidłowe. Po tej procedurze wymagane jest randomizowane badanie kontrolowane w celu określenia efektów terapeutycznych protokołu treningowego.

Korzystając z tej techniki, naukowcy mogą zaprogramować protokoły rehabilitacji z delikatnymi ruchami palców w przypadku poważnej dysfunkcji ręki i mogą badać wpływ na neuroplastyczność mózgu i wyniki funkcjonalne.