Name: Opracowanie nowatorskiego programu rehabilitacji zorientowanej na zadania z wykorzystaniem dwuręcznego egzoszkieletu robotycznej ręki (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2020-05-20T15:00:00.000+00:00
Duration: 6 min 44 s
Description: Poznaj nowatorski protokół rehabilitacji z wykorzystaniem dwuręcznego egzoszkieletu robotycznego dla pacjentów z niedowładem ręki po udarze. Metoda integruje szkolenie zorientowane na zadania z asystą robotyczną.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

playerTrialDesktop

Ten projekt był wspierany przez Fundację Medyczną Chang Gung z BMRP390021 grantów oraz Ministerstwo Nauki i Technologii z grantami MOST 107-2218-E-182A-001 i 108-2218-E-182A-001.

Protokół treningowy i dokument świadomej zgody zostały sprawdzone i zatwierdzone przez Instytucjonalną Komisję Rewizyjną Fundacji Medycznej Chang Gung. Szczegóły badania i procedury zostały jasno wyjaśnione każdemu uczestnikowi.
1. Rekrutacja trzech zdrowych dorosłych
<ol>
	<li>Przeprowadź proces przesiewowy, stosując następujące kryteria włączenia: (1) wiek 20–60 lat, (2) już podpisana świadoma zgoda, (3) prawidłowe funkcjonowanie kończyn górnych, (4) wynik Mini-Mental State Examination (MMSE) ≧24.</li>
	<li>Przeprowadzenie próby 1: manipulowanie przedmiotami bez noszenia robotycznego systemu ręcznego.
	<ol>
		<li>Poinstruuj osobę, aby usiadła prosto na krześle z mocnym oparciem i bez podłokietników. Posadź osobę przed stołem. Stań po niedominującej stronie podmiotu.</li>
		<li>Ucz badanego, jak manipulować zaprojektowanymi przedmiotami przez 5 minut. Dołącz chwyt dłoniowy do podnoszenia kołka, chwyt boczny do podnoszenia prostokątnego sześcianu, trzypunktowy uchwyt do podnoszenia kostki, kulisty uchwyt do podnoszenia piłki i cylindryczny uchwyt do podnoszenia cylindrycznego pręta. 
		UWAGA: Obiekty są pokazane w Rysunek 1A. Konfiguracja eksperymentalna jest pokazana w Rysunek 1B. Badani nauczyli się konkretnych wzorców chwytania dla każdego obiektu. Wzorzec chwytania jest pokazany w Rysunek 2.</li>
		<li>Umieść dwie podstawy dwustronnie przed rękami fotografowanej osoby. Umieść każdy przedmiot używany w rehabilitacji na tych podstawach, aby ułatwić manipulację. Dla wszystkich obiektów powtórz następujące sekwencje 20 razy. Poproś badanych, aby chwyciły przedmioty w początkowym obszarze podstawy, podniosły je i przesunęły do linii środkowej, a następnie puściły za pomocą niedominujących rąk.</li>
		<li>W tym samym czasie zmierz wskaźnik sukcesu dla tych 20 prób. Wykonaj tę procedurę przez 3 kolejne dni. Wskaźnik sukcesu to liczba udanych manipulacji na 20 prób x 100%. Udana manipulacja jest definiowana jako sytuacja, w której badani są w stanie ukończyć sekwencje z określonym wzorcem chwytania zgodnie z obiektami i bez ich upuszczania.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Przeprowadź próbę 2: manipulowanie obiektami za pomocą zrobotyzowanego systemu ręcznego (<silna klasa="xfig">Rysunek 3). 
	UWAGA: Mechanizmy zrobotyzowanego systemu ręcznego są następujące. W ręku egzoszkieletu przeguby w każdym module palcowym są zaprojektowane w połączeniu mechanicznym i napędzane przez indywidualny siłownik liniowy o stałej prędkości 10 mm/s. Egzoszkielet ma różne zakresy ruchu w każdym module palca (kciuk: MCP= 0° do 55°, DIP= 0° do 70°; palec wskazujący i środkowy: MCP= -10° do 55°,=0° do 35°, DIP=0° do 35°; palce serdeczny i mały: MCP= -5° do 55°, = 0° do 35°, DIP= 0° do 35°). W rękawicy czujnika każdy moduł palca jest zainstalowany z czujnikiem flex, który mierzy kąt połączenia i wysyła sygnały wejściowe do skrzynki sterowniczej za pomocą.
	<ol>
		<li>Konfiguracja rękawic sensorowych (<silna klasa="xfig">Rysunek 1B,b)
		<ol>
			<li>Załóż rękawicę z czujnikiem na dominującą rękę badanego. Użyj rzepu, aby zabezpieczyć nadgarstek.</li>
		</ol>
		</li>
		<li>Konfiguracja egzoszkieletu (<silna klasa="xfig">Rysunek 1B,b)
		<ol>
			<li>Użyj czystej podkładki, aby owinąć rękę niedominującą. Zapnij rzep ciasno.</li>
			<li>Poluzuj mechanizm kciuka ręki egzoszkieletu, aby umożliwić regulację kąta otwarcia kciuka. Umieść rękę niedominującą w dłoni egzoszkieletu. Przymocuj rzep do dłoni za pomocą pierścienia mocującego. Zapnij palce jeden po drugim, zaczynając od palca wskazującego, a kończąc na kciuku.</li>
			<li>Następnie zapnij rzep równolegle do nadgarstka przez pierścień mocujący. Ustaw kciuk pod wygodnym kątem, a następnie dokręć mechanizm kciuka.</li>
		</ol>
		</li>
		<li>Ustawienia skrzynki kontrolnej (<silna klasa="xfig">Rysunek 1A,c)
		<ol>
			<li>Włóż do dłoni egzoszkieletu i rękawicy sensora do gniazd odpowiednio w rękawicy egzoszkieletowej i rękawicy sensorycznej. Następnie włóż do ręki egzoszkieletu i rękawicy czujnika do gniazda w skrzynce sterowniczej. Na koniec włóż zasilający do skrzynki sterowniczej i podłącz go do gniazdka o odpowiednim napięciom.</li>
		</ol>
		</li>
		<li>Przeprowadź sesję rozgrzewkową (tryb PROM)
		<ol>
			<li>Włącz skrzynkę sterowniczą i dostosuj tryb do Five Fingers. Ten tryb pozwala dłoni egzoszkieletu na pasywne poruszanie palcami obiektu. Poproś badanego, aby przez 2,5 minuty wykonywał zadanie polegające na chwytaniu i uwalnianiu, prowadzonym przez rękę egzoszkieletu.</li>
			<li>Przełącz tryb na Pojedynczy palec i pozwól dłoni egzoszkieletu poruszać palcami obiektu indywidualnie i pasywnie. Poproś badanego, aby wysuwał i chował poszczególne palce przez 2,5 minuty, prowadzony przez rękę egzoszkieletu.</li>
		</ol>
		</li>
		<li>Przeprowadź dwuręczną sesję ruchową wspomaganą przez robota.
		<ol>
			<li>Przełącz tryb na Lustro. W tym trybie ruch dominującej ręki noszącej rękawicę z czujnikiem kontroluje ruchy ręki egzoszkieletu. Każdy ruch wykonywany przez rękawicę sensoryczną jest naśladowany i odzwierciedlany przez rękę egzoszkieletu. Na przykład zgięcie palca wskazującego rękawicy sensorycznej odpowiada zgięciu palca wskazującego egzoszkieletu.</li>
		</ol>
		</li>
		<li>Poinstruuj badanego, aby przez 2.5 minuty wykonywał zadanie chwytania i zwalniania, a następnie wykonuj indywidualne ruchy palcami przez kolejne 2.5 minuty, nosząc rękawicę z czujnikiem. Działanie to jest odzwierciedlane przez rękę egzoszkieletu, która prowadzi niedominującą rękę podmiotu w wykonywaniu wymaganych zadań.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Przeprowadź sesję zorientowaną na zadanie.
	<ol>
		<li>Ucz badanego, jak manipulować zaprojektowanymi obiektami za pomocą zrobotyzowanego systemu ręcznego przez 5 minut. Dołącz chwyt dłoniowy, aby podnieść kołek, chwyt boczny, aby podnieść prostokątny sześcian, trzypunktowy uchwyt do podniesienia kostki, kulisty uchwyt do podniesienia piłki i cylindryczny uchwyt do podniesienia cylindrycznego pręta.</li>
		<li>Umieść dwie podstawy dwustronnie przed rękami fotografowanej osoby. Umieść każdy przedmiot używany w rehabilitacji na tych podstawach, aby ułatwić manipulację. Dla wszystkich obiektów powtórz następujące sekwencje 20 razy. Poproś badanych, aby chwycili przedmiot w początkowym obszarze podstawy, podnieśli go i przenieśli do linii środkowej, a następnie puścili za pomocą robotycznego systemu ręcznego.</li>
		<li>W tym samym czasie zmierz wskaźnik sukcesu dla tych 20 prób. Wykonaj tę procedurę przez 3 kolejne dni. Wskaźnik sukcesu to liczba udanych manipulacji na 20 prób x 100%. Udana manipulacja jest definiowana jako sytuacja, w której badani są w stanie wykonać sekwencje z określonym wzorcem chwytu za pomocą robotycznego systemu ręcznego i bez ich upuszczania. 
		UWAGA: Wskaźnik sukcesu zostanie wykorzystany do oceny wykonalności dwuręcznego robotycznego systemu ręcznego u zdrowych ochotników.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
2. Rekrutacja pacjentów z trzema udarami, aby określić możliwość zastosowania programu szkoleniowego
<ol>
	<li>Należy przeprowadzić proces selekcji, stosując następujące kryteria włączenia: (1) wiek 20–60 lat; 2) podpisana świadoma zgoda; (3) zdiagnozowano jednostronny udar mózgu ≧ 1 miesiącu (4) wynik w zmodyfikowanej skali Ashwortha (MAS) ≦2; (5) Etap Brunnstrom ≦2; (6) Wynik MMSE ≧24.</li>
	<li>Przeprowadź próbę 1: manipulowanie obiektami, gdy nie używasz robotycznego systemu ręcznego (Rysunek 2).
	<ol>
		<li>Pozwól pacjentowi usiąść prosto na krześle z mocnym oparciem i bez podłokietników. Posadź osobę przed stołem. Stań po stronie osoby dotkniętej chorobą. Umieść temblak pod łokciem i ręką egzoszkieletu pacjenta, aby podeprzeć jego/jej dotknięte ramię.</li>
		<li>Ucz badanego, jak manipulować zaprojektowanymi przedmiotami przez 5 minut. Dołącz chwyt dłoniowy do podnoszenia kołka, chwyt boczny do podnoszenia prostokątnego sześcianu, trzypunktowy uchwyt do podnoszenia kostki, kulisty uchwyt do podnoszenia piłki i cylindryczny uchwyt do podnoszenia cylindrycznego pręta.</li>
		<li>Umieść dwie podstawy dwustronnie przed rękami fotografowanej osoby. Umieść każdy przedmiot używany w rehabilitacji na tych podstawach, aby ułatwić manipulację. Poproś badanego, aby 20 razy manipulował pięcioma różnymi przedmiotami za pomocą swojej ręki dotkniętej chorobą. W razie potrzeby wesprzyj badanego w poruszaniu jego ramieniem.</li>
		<li>W tym samym czasie zmierz wskaźnik sukcesu dla tych 20 prób. Wykonaj tę procedurę przez 3 kolejne dni.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Przeprowadź próbę 2: manipulowanie obiektami za pomocą zrobotyzowanego systemu ręcznego (<silna klasa="xfig">Rysunek 3).
	<ol>
		<li>Dopasuj rękę egzoszkieletu do dotkniętej chorobą ręki badanego, a rękawicę z czujnikiem do zdrowej ręki. Powtórz kroki 1.3.1–1.3.3. Umieść temblak pod łokciem i ręką egzoszkieletu pacjenta, aby podeprzeć jego/jej dotknięte ramię.</li>
		<li>Przeprowadź sesję rozgrzewkową (tryb PROM).
		<ol>
			<li>Włącz skrzynkę sterowniczą i dostosuj tryb do Five Fingers. Poproś badanego, aby przez 2,5 minuty wykonywał zadanie polegające na chwytaniu i uwalnianiu, prowadzonym przez rękę egzoszkieletu.</li>
			<li>Przełącz tryb na Pojedynczy palec. Poproś badanego, aby wysuwał i chował poszczególne palce przez 2,5 minuty, prowadzony przez rękę egzoszkieletu.</li>
			<li>Przełącz tryb na Lustro. Poinstruuj badanego, aby przez 2.5 minuty wykonywał zadanie chwytania i zwalniania, a następnie wykonuj indywidualne ruchy palcami przez kolejne 2.5 minuty, nosząc rękawicę z czujnikiem. To działanie jest odzwierciedlane przez rękę egzoszkieletu, która prowadzi dotkniętą chorobą rękę podmiotu w wykonywaniu wymaganych zadań.</li>
		</ol>
		</li>
		<li>Przeprowadź sesję zorientowaną na zadanie.</li>
		<li>Ucz badanego, jak manipulować zaprojektowanymi obiektami za pomocą zrobotyzowanego systemu ręcznego przez 5 minut. Dołącz chwyt dłoniowy, aby podnieść kołek, chwyt boczny, aby podnieść prostokątny sześcian, trzypunktowy uchwyt do podniesienia kostki, kulisty uchwyt do podniesienia piłki i cylindryczny uchwyt do podniesienia cylindrycznego pręta.</li>
		<li>Umieść dwie podstawy dwustronnie przed rękami fotografowanej osoby. Umieść każdy przedmiot używany w rehabilitacji na tych podstawach, aby ułatwić manipulację. Dla wszystkich obiektów powtórz następujące sekwencje 20 razy. Poproś badanych, aby chwyciły przedmioty w początkowym obszarze podstawy, podniosły je i przesunęły do linii środkowej, a następnie puściły za pomocą robotycznego systemu ręcznego.</li>
		<li>W tym samym czasie zmierz wskaźnik sukcesu dla tych 20 prób. Wykonaj tę procedurę przez 3 kolejne dni. Wskaźnik sukcesu to liczba udanych manipulacji na 20 prób x 100%. Udana manipulacja jest definiowana jako sytuacja, w której badani są w stanie wykonać sekwencje z określonym wzorcem chwytu za pomocą robotycznego systemu ręcznego i bez ich upuszczania. 
		UWAGA: Wskaźnik sukcesu zostanie wykorzystany do oceny wykonalności zrobotyzowanego systemu ręcznego u pacjentów po udarze.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
3. Ocena pacjenta
<ol>
	<li>Aby ocenić akceptowalność, na koniec każdej sesji zadaj badanym następujące pytania: (1) Czy system robotycznej ręki był dla ciebie pomocny w manipulowaniu przedmiotami? (2) Czy w trakcie lub po zakończeniu programu szkoleniowego wystąpiły jakieś zdarzenia niepożądane?</li>
</ol>

<ol><li>Hung, C. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+effects+of+combination+of+robot-assisted+therapy+with+task-specific+or+impairment-oriented+training+on+motor+function+and+quality+of+life+in+chronic+stroke%5BTitle%5D)+AND+%22PM+%26+R%3A+The+Journal+of+Injury%2C+Function%2C+and+Rehabilitation%22%5BJournal%5D)">The effects of combination of robot-assisted therapy with task-specific or impairment-oriented training on motor function and quality of life in chronic stroke.</a> PM & R: The Journal of Injury, Function, and Rehabilitation. 8 (8), 721-729 (2016).</li>
<li>SangWook, L., Landers, K. A., Hyung-Soon, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Development+of+a+biomimetic+hand+exotendon+device+%28BiomHED%29+for+restoration+of+functional+hand+movement+post-stroke%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Transactions+on+Neural+Systems+and+Rehabilitation+Engineering%22%5BJournal%5D)">Development of a biomimetic hand exotendon device (BiomHED) for restoration of functional hand movement post-stroke.</a> IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering. 22 (4), 886-898 (2014).</li>
<li>Johnson, M. J., Wisneski, K. J., Anderson, J., Nathan, D., Smith, R. O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Development+of+ADLER%3A+The+Activities+of+Daily+Living+Exercise+Robot%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+IEEE%2FRAS-EMBS+International+Conference%22%5BJournal%5D)">Development of ADLER: The Activities of Daily Living Exercise Robot.</a> Proceedings of IEEE/RAS-EMBS International Conference. , Pisa, Italy. (2006).</li>
<li>Pignolo, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Robotics+in+neuro-rehabilitation%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Rehabilitation+Medicine%22%5BJournal%5D)">Robotics in neuro-rehabilitation.</a> Journal of Rehabilitation Medicine. 41 (12), 955-960 (2009).</li>
<li>Timmermans, A. A., Spooren, A. I., Kingma, H., Seelen, H. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Influence+of+task-oriented+training+content+on+skilled+arm-hand+performance+in+stroke%3A+a+systematic+review%5BTitle%5D)+AND+%22Neurorehabilitation+and+Neural+Repair%22%5BJournal%5D)">Influence of task-oriented training content on skilled arm-hand performance in stroke: a systematic review.</a> Neurorehabilitation and Neural Repair. 24 (9), 858-870 (2010).</li>
<li>Schweighofer, N., Choi, Y., Winstein, C., Gordon, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Task-oriented+rehabilitation+robotics%5BTitle%5D)+AND+%22American+Journal+of+Physical+Medicine+%26+Rehabilitation%22%5BJournal%5D)">Task-oriented rehabilitation robotics.</a> American Journal of Physical Medicine & Rehabilitation. 91, 270-279 (2012).</li>
<li>Almhdawi, K. A., Mathiowetz, V. G., White, M., delMas, R. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Efficacy+of+occupational+therapy+task-oriented+approach+in+upper+extremity+post-stroke+rehabilitation%5BTitle%5D)+AND+%22Occupational+Therapy+International%22%5BJournal%5D)">Efficacy of occupational therapy task-oriented approach in upper extremity post-stroke rehabilitation.</a> Occupational Therapy International. 23 (4), 444-456 (2016).</li>
<li>Takahashi, C. D., Der-Yeghiaian, L., Le, V. H., Cramer, S. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+robotic+device+for+hand+motor+therapy+after+stroke%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+9th+International+Conference+on+Rehabilitation+Robotics%22%5BJournal%5D)">A robotic device for hand motor therapy after stroke.</a> Proceedings of 9th International Conference on Rehabilitation Robotics. , Chicago, IL. (2005).</li>
<li>Villafañe, J. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Efficacy+of+short-term+robot-assisted+rehabilitation+in+patients+with+hand+paralysis+after+stroke%3A+a+randomized+clinical+trial%5BTitle%5D)+AND+%22Hand+%28NY%29%22%5BJournal%5D)">Efficacy of short-term robot-assisted rehabilitation in patients with hand paralysis after stroke: a randomized clinical trial.</a> Hand (NY). 13 (1), 95-102 (2018).</li>
<li>Cauraugh, J. H., Lodha, N., Naik, S. K., Summers, J. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bilateral+movement+training+and+stroke+motor+recovery+progress%3A+a+structured+review+and+meta-analysis%5BTitle%5D)+AND+%22Human+Movement+Science%22%5BJournal%5D)">Bilateral movement training and stroke motor recovery progress: a structured review and meta-analysis.</a> Human Movement Science. 29 (5), 853-870 (2010).</li>
<li>Brunner, I. C., Skouen, J. S., Strand, L. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Is+modified+constraint-induced+movement+therapy+more+effective+than+bimanual+training+in+improving+arm+motor+function+in+the+subacute+phase+post+stroke%3F+A+randomized+controlled+trial%5BTitle%5D)+AND+%22Clinical+Rehabilitation%22%5BJournal%5D)">Is modified constraint-induced movement therapy more effective than bimanual training in improving arm motor function in the subacute phase post stroke? A randomized controlled trial.</a> Clinical Rehabilitation. 26 (12), 1078-1086 (2012).</li>
<li>Sleimen-Malkoun, R., Temprado, J. J., Thefenne, L., Berton, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bimanual+training+in+stroke%3A+how+do+coupling+and+symmetry-breaking+matter%5BTitle%5D)+AND+%22BMC+Neurology%22%5BJournal%5D)">Bimanual training in stroke: how do coupling and symmetry-breaking matter.</a> BMC Neurology. 11, 11(2011).</li>
<li>Yue, Z., Zhang, X., Wang, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hand+rehabilitation+robotics+on+poststroke+motor+recovery%5BTitle%5D)+AND+%22Behavioural+Neurology%22%5BJournal%5D)">Hand rehabilitation robotics on poststroke motor recovery.</a> Behavioural Neurology. 2017, 1-20 (2017).</li>
<li>Dovat, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((HandCARE%3A+a+cable-actuated+rehabilitation+system+to+train+hand+function+after+stroke%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Transactions+on+Neural+Systems+and+Rehabilitation+Engineering%22%5BJournal%5D)">HandCARE: a cable-actuated rehabilitation system to train hand function after stroke.</a> IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering. 16 (6), 582-591 (2008).</li>
<li>Yoo, C., Park, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Impact+of+task-oriented+training+on+hand+function+and+activities+of+daily+living+after+stroke%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Physical+Therapy+Science%22%5BJournal%5D)">Impact of task-oriented training on hand function and activities of daily living after stroke.</a> Journal of Physical Therapy Science. 27 (8), 2529-2531 (2015).</li>
</ol>

Autorzy deklarują brak konfliktu interesów.

Wyniki tego badania wykazały, co następuje: (1) obie grupy mogły z powodzeniem chwytać przedmioty dostarczone przez robotyczny system ręczny. Udało im się wykonać to zadanie z prawie 100% skutecznością, co weryfikuje wykonalność proponowanego programu szkolenia zorientowanego na zadania wspomaganego przez roboty. (2) Nie było doniesień o urazach lub zdarzeniach niepożądanych w okresie badania, a wszyscy pacjenci zgłaszali, że robotyczny system ręczny był pomocny w manipulowaniu przedmiotami. Potwierdziło to akceptowalnoś...

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.

<table><tbody><tr><td>Skrzynka kontrolna</td><td>Rehabotics Medical Technology Corporation</td><td>HB01</td><td>Skrzynka kontrolna zawiera zasilacz, odbiornik sygnału rękawicy z czujnikiem, nadajnik sygnału silnika i jednostkę wyboru trybu ruchu egzoszkieletu ręki.</td></tr><tr><td>Egzoszkieletowa</td><td>rehabotyka ręki Korporacja Technologii Medycznej</td><td>HS01</td><td>Jest to urządzenie do noszenia powodujące ruch palców pacjenta i jest napędzane przez zewnętrzny silnik i zespół mechaniczny.</td></tr><tr><td>Rękawica z czujnikiem</td><td>Rehabotics Medical Technology Corporation</td><td>HM01</td><td>Noszona na zdrowej stronie ręki pacjenta. Czujniki w rękawicy z czujnikiem będą wykrywać zginanie i prostowanie dłoni, a dane te zostaną wykorzystane do kontrolowania ręki egzoszkieletowej w trybie dwuręcznym.</td></tr></tbody></table>

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

Development of a Novel Task-oriented Rehabilitation Program using a Bimanual Exoskeleton Robotic Hand

Ręka wspomagana przez robota jest używana do rehabilitacji pacjentów z upośledzoną funkcją kończyn górnych, szczególnie dla pacjentów po udarze z utratą kontroli motorycznej. Nie jest jednak jasne, w jaki sposób konwencjonalne strategie szkolenia zawodowego można zastosować do wykorzystania robotów rehabilitacyjnych. Nowatorskie technologie robotyczne i koncepcje terapii zajęciowej są wykorzystywane do opracowania protokołu, który umożliwia pacjentom z upośledzoną funkcją kończyn górnych chwytanie przedmiotów za pomocą chorej ręki za pomocą różnych funkcji szczypania i chwytania. Aby przeprowadzić to odpowiednio, użyliśmy pięciu rodzajów obiektów: kołka, prostokątnego sześcianu, sześcianu, kuli i cylindrycznego pręta. Wyposażyliśmy również pacjentów w zrobotyzowaną rękę, Mirror Hand, egzoszkieletową rękę, która jest dopasowana do chorej ręki pacjenta i podąża za ruchem rękawicy sensorycznej dopasowanej do jego zdrowej ręki (dwuręczny trening ruchowy (BMT)). Badanie to składało się z dwóch etapów. Najpierw zrekrutowano trzy zdrowe osoby, aby przetestować wykonalność i akceptowalność programu szkoleniowego. Następnie zrekrutowano trzech pacjentów z dysfunkcją ręki spowodowaną udarem, aby potwierdzić wykonalność i akceptowalność programu treningowego, który był prowadzony przez 3 kolejne dni. Każdego dnia pacjent był monitorowany przez 5 minut ruchu w pasywnym zakresie ruchu, 5 minut ruchu oburęcznego wspomaganego przez robota oraz treningu zorientowanego na zadania z wykorzystaniem pięciu obiektów. Wyniki pokazały, że zarówno osoby zdrowe, jak i osoby, które doznały udaru w połączeniu z ręką robota, mogły z powodzeniem chwytać przedmioty. Zarówno osoby zdrowe, jak i te, które doznały udaru, dobrze poradziły sobie z programem szkolenia zorientowanego na zadania wspomaganego przez robota pod względem wykonalności i akceptacji.

Do badania zakwalifikowano łącznie sześciu uczestników, w tym trzech zdrowych ochotników oraz trzech pacjentów po udarze mózgu. Dane demograficzne obu grup przedstawiono w Tabeli uzupełniającej 1. Średnia wieku w grupie zdrowych ochotników wynosiła 28 lat (zakres: 24–30), natomiast średnia wieku w grupie pacjentów wynosiła 49 lat (40–57). Średnie wyniki oceny w grupie pacjentów były następujące: (1) MMSE=27 (26–29), (2) FMA=1,3 (6–15), (3) MAS=1, (4) stopień w skali Brunnstroma=2.
<p class="jove_cont...

To badanie informuje o rozwoju nowatorskiego, wspomaganego przez robota programu rehabilitacji ręki. Proces rozwojowy składa się z eksperymentów z udziałem zarówno osób zdrowych, jak i osób, które przeszły udar i cierpiały na późniejszą dysfunkcję kontroli motorycznej.

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

A robot-assisted hand is used for the rehabilitation of patients with impaired upper limb function, particularly for stroke patients with a loss of motor ...

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 prze

development-novel-task-oriented-rehabilitation-program-using-bimanual

Research

JoVE Journal

Medicine

Medycyna

W ostatnim czasie pojawiło się wiele perspektyw dla interaktywnych systemów człowiek-robot. W niniejszym artykule opisujemy integrację nowego urządzenia robotycznego z oprogramowaniem open source, które pozwala na szybkie stworzenie biblioteki funkcji interaktywnych. Następnie przedstawiamy zastosowanie kliniczne w ramach neurorehabilitacji.

Rehabilitacja haptyczno-graficzna: integracja robota z biblioteką środowisk wirtualnych i zastosowanie w terapii udarów mózgu

W miarę jak rozwój protetyki zmierza w kierunku naturalnej kontroli, wykorzystanie wrodzonej zdolności osób po amputacji do uczenia się nowych umiejętności motorycznych może umożliwić biegłość. Ten manuskrypt opisuje ustrukturyzowany protokół rehabilitacji, który obejmuje naśladowanie, powtarzanie i strategie uczenia się przez wzmacnianie, w celu poprawy wielofunkcyjnej kontroli protetycznej.

Ustrukturyzowany protokół rehabilitacji w celu poprawy wielofunkcyjnej kontroli protetycznej: studium przypadku

Opracowaliśmy system robota lustrzanego w czasie rzeczywistym do funkcjonalnego odzyskiwania ramion z porażeniem połowiczym za pomocą technologii automatycznego sterowania, przeprowadziliśmy badanie kliniczne na zdrowych osobach i określiliśmy zadania na podstawie informacji zwrotnych od lekarzy rehabilitacji. Ten prosty robot lustrzany może być skutecznie stosowany w terapii zajęciowej u pacjentów po udarze mózgu z połowiczą ręką.

Robotyczny system terapii lustrzanej do funkcjonalnej regeneracji ramion połowiczych

Przeprowadziliśmy funkcjonalny rezonans magnetyczny za pomocą nowatorskiego urządzenia robotycznego kompatybilnego z rezonansem magnetycznym, aby ocenić jego przydatność do monitorowania funkcji motorycznych ręki u osób powracających do zdrowia po deficytach neurologicznych.

Funkcjonalny rezonans magnetyczny w połączeniu z nowatorskim urządzeniem robotycznym indukowanym ręką kompatybilnym z MRI w celu oceny rehabilitacji osób powracających do zdrowia po deficytach chwytu dłoni

Ten protokół wprowadza elastyczną, nadającą się do noszenia nadliczbową kończynę robotyczną, dostosowaną do pomocy w rehabilitacji palców u pacjentów po udarze. Konstrukcja zawiera czujnik zginania, który ułatwia bezproblemową interakcję człowiek-robot. Walidacja poprzez eksperymenty z udziałem zarówno zdrowych ochotników, jak i pacjentów po udarze podkreśla skuteczność i niezawodność proponowanego badania.

Elastyczna nadliczbowa kończyna robotyczna do noszenia dla pacjentów z przewlekłym udarem mózgu

Ten protokół opisuje robota do rehabilitacji kończyn górnych, który dostarcza inteligentne informacje zwrotne w czterech trybach. Tryby te poprawiają funkcję i elastyczność kończyny górnej, poprawiając w ten sposób jakość życia pacjentów.

Poprawa funkcji kończyny górnej i zdolności motorycznych po udarze mózgu za pomocą robota do rehabilitacji kończyn górnych

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.

Zastosowanie dwuzadaniowego systemu robotycznego zorientowanego na kończynę górną do funkcjonalnej regeneracji kończyny górnej u pacjentów po udarze mózgu

To badanie wprowadza system interfejsu mózg-komputer (BCI) dla pacjentów po udarze, który łączy sygnały elektroencefalografii i elektrookulografii w celu kontrolowania ręki robota kończyny górnej, usprawniając codzienne czynności. W ocenie wykorzystano Berliński Dwuręczny Test na Udar Mózgu (BeBiTS).

Sterowany interfejsem mózg-komputer system robotyczny kończyny górnej do usprawniania codziennych czynności u pacjentów po udarze mózgu

U osób, które przeżyły zespół ostrej niewydolności oddechowej (ARDS) oraz stany krytyczne, często rozwija się długotrwała słabość mięśniowa. Manualne badanie siły mięśni (MMT) jest wystandaryzowanym badaniem klinicznym powszechnie stosowanym do pomiaru siły obwodowych grup mięśni szkieletowych. Niniejszy materiał wideo prezentuje procedurę MMT z wykorzystaniem 6-stopniowej skali Medical Research Council.

Manualne badanie siły mięśni: metoda pomiaru siły mięśni kończyn zastosowana u pacjentów w stanie krytycznym

W niniejszej pracy opracowaliśmy metodę badania skuteczności leków z wykorzystaniem chirurgicznych preparatów guzów mózgu, nazwaną „metodą eksplantatu guza”. Dzięki tej metodzie możemy ocenić skuteczność leków bez naruszania mikrośrodowiska guzów litych. Aby potwierdzić wiarygodność tej metody, przedstawiamy reprezentatywne dane z badania naszego preparatu glejaka traktowanego obecnie stosowanym w pierwszej linii chemioterapii temozolomidem.

Metoda opracowywania nowych leków przeciwnowotworowych z wykorzystaniem eksplantatów guzów z materiału chirurgicznego

Poznaj nowatorski protokół rehabilitacji z wykorzystaniem dwuręcznego egzoszkieletu robotycznego dla pacjentów z niedowładem ręki po udarze. Metoda integruje szkolenie zorientowane na zadania z asystą robotyczną.

Opracowanie nowatorskiego programu rehabilitacji zorientowanej na zadania z wykorzystaniem dwuręcznego egzoszkieletu robotycznej ręki (Wideo) | JoVE Journal

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

Przeglądaj więcej filmów