Eksperyment z wykorzystaniem funkcjonalnej spektroskopii w bliskiej podczerwieni i wspomaganych przez robota wielostawowych ruchów wskazujących kończyny dolnej

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.

W tym badaniu mamy na celu zbadanie wykonalności protokołu eksperymentalnego obejmującego ruchy kończyny dolnej podłączonej do urządzenia robotycznego i jednoczesne pozyskiwanie funkcjonalnej spektroskopii w bliskiej podczerwieni, danych fNIRS. W niewielu badaniach wykorzystano fNIRS do badania aktywacji mózgu po udarze, regeneracji motorycznej i ruchów kończyn dolnych, koncentrując się głównie na czynnościach pojedynczych stawów, chodzeniu lub jeździe na rowerze. Nasze badanie jest pionierem w odkrywaniu, wielostawowym, treningu kończyn dolnych w celu rehabilitacji docelowej.

Funkcjonalna spektroskopia bliskiej podczerwieni, fNIRS, skutecznie mierzy łańcuchy skroniowe w natlenieniu krwi mózgu, służąc jako pośredni wskaźnik aktywności mózgu, reagując na funkcjonalne sygnały MRI. W przeciwieństwie do FMRI, fNIRS jest kompatybilny ze sprzętem robotycznym, przenośny i bardziej odporny na artefakty ruchu. Istnieją dwa główne kanały.

Pierwszym z nich jest synchronizacja ruchów urządzenia robotycznego z danymi fNIRS. Drugim jest zachowanie wystarczającej ilości danych, aby osiągnąć moc statystyczną do wykrycia zmian hemodynamicznych w ciągu zaledwie sześciu minut. Nasze badanie potwierdziło wykonalność protokołu i plonów, przewidywało wyniki.

A stan wspomagany tylko u pacjenta wykazuje znaczną aktywację mózgu. Samodzielne ćwiczenia wymagające większego wysiłku wykazały większą zmianę stężenia HbO. Następnie, jak to było kiedyś, z zauważalną różnicą w przeciwprzedsionkowym PNC.

Zacznij od przygotowania funkcjonalnej spektroskopii bliskiej podczerwieni lub systemu fNIRS. Przygotuj nasadkę za pomocą 16 optodów, ośmiu źródeł światła o długości fal 760 i 850 nanometrów oraz ośmiu detektorów światła. Podłącz ósmy detektor do adaptera krótkiego zasięgu, który jest podłączony do każdego z optodiów źródła.

Otwórz oprogramowanie do akwizycji fNIRS i załaduj montaż z umiejscowieniem każdego optodu. Ustaw czasową częstotliwość próbkowania sygnału fNIRS na 10,17 herca. Krótko wyjaśnij uczestnikowi znaczenie badań i protokół eksperymentalny.

Poinstruuj ochotnika, aby usiadł na fotelu przed robotem, umieszczonym w odległości około 150 centymetrów od monitora komputera. Po zdjęciu obuwia wygodnie przymocuj stopę uczestnika do ramienia robota za pomocą pasków na rzepy. Umieść nasadkę fNIRS z optodami na głowie uczestnika i bezpiecznie zapnij za pomocą zapięcia na rzep poniżej podbródka.

Umieść nasadkę na nasadce optod, aby zmniejszyć zakłócenia światła otoczenia. Przystąp do rozpoczęcia zbierania danych po przygotowaniu uczestnika do sesji terapii robotycznej kończyn dolnych. Poinstruuj każdego uczestnika, aby nie wykonywał gwałtownych ruchów głową, aby zminimalizować ryzyko artefaktów ruchowych.

Skalibruj funkcjonalną spektroskopię bliskiej podczerwieni lub system fNIRS, aby uzyskać optymalną jakość sygnału. Upewnij się, że wszystkie kanały są dobrej jakości, jak pokazuje interfejs. Jeśli nie, spróbuj usunąć włosy między skórą głowy a końcówką optod.

Wyjaśnij uczestnikowi, jak grać w grę, poruszając stopą przymocowaną do robota, aby dotrzeć do celów wskazanych na ekranie. Wyjaśnij, że będą dwa warunki:Bez i z pomocą robota. Po zainicjowaniu systemu operacyjnego pojawia się pierwszy interfejs gry.

Ustaw ramię robota w standardowej lokalizacji i poczekaj na otrzymanie komunikatu zwrotnego o prawidłowym ustawieniu ramienia robota. Wprowadź do systemu dane opisowe o uczestniku i eksperymentatorze, aby zalogować się do interfejsu gry robota. W interfejsie wyboru gry skonfiguruj czas sesji na sześć minut z 30-sekundowymi przerwami na odpoczynek.

Wybierz odpowiednią nogę, która będzie używana przez uczestnika. Wybierz grę piknikową i kliknij Przejdź, aby zagrać w grę. Dla każdego badanego mapy związane ze zmianami HbO powinny statystycznie istotnej aktywacji w warunkach eksperymentalnych bez pomocy robota.

Podczas gdy tylko dwie osoby wykazały statystycznie istotną aktywację w warunkach eksperymentalnych z pomocą robota. Jeśli chodzi o HbR, czterech pacjentów wykazało statystycznie istotną aktywację w obu stanach, choć w mniejszej liczbie kanałów w porównaniu z HbO. Tylko lewa kora przedruchowa wykazywała statystycznie istotny wzrost aktywacji HbO podczas gry lub zabawy bez pomocy robota w stosunku do reszty.

Ponadto ten zwrot z inwestycji wykazał większą aktywację w stanie bez pomocy robota w porównaniu ze stanem ze wspomaganiem robota.