Um protocolo de reabilitação Estruturada para Melhoria da Multifuncional Prosthetic Controle: Um Estudo de Caso

O objetivo geral deste procedimento é treinar amputados de membros superiores para usar membros protéticos avançados. Isso é feito usando as estratégias de aprendizagem inerentes aos amputados para orientar a reabilitação. O primeiro passo é fazer com que o paciente imite e repita os movimentos realizados por um demonstrador.

Em seguida, o paciente se envolve com um sistema de computador para reforçar o aprendizado e treinar algoritmos para controle protético. A etapa final é o paciente controlar de forma independente um membro protético avançado. Em última análise, o treinamento estruturado de reabilitação é usado para mostrar que o uso de estratégias de aprendizagem inerentes a amputados melhora o controle protético avançado.

Então, tive a ideia desse método pela primeira vez quando estamos tentando treinar um amputado para controlar um membro protético avançado. Infelizmente, os métodos de reconhecimento de padrões existentes não foram eficazes. A demonstração visual desse método é crucial, pois o método em si é totalmente visual, e é importante que os médicos e engenheiros o considerem durante o treinamento de pacientes e não apenas de algoritmos.

Comece colocando um soquete e uma prótese personalizados no participante. Calibre o hardware protético e use os dados de calibração coletados para controle protético. Não dê ao participante nenhum treinamento formal, no entanto, instrua-o a realizar oito ações, que incluem um estado de repouso com o membro protético que permitirá o controle de um alvo visual na tela do computador.

Exiba uma imagem estática do movimento na tela e peça ao participante que siga uma dica visual. Em seguida, mostre ao participante os gráficos polares únicos e específicos que correspondem aos seus padrões de eletromiografia ou EMG. Incentive o participante a seguir a dica visual apontando para a tela.

Repita a tarefa três vezes com diferentes posições de braço. Relaxado relaxado alcançando na frente e alcançando o outro lado. Para aprimorar o treinamento do sistema, conclua todas as oito ações e três níveis de força para cada posição do braço para coletar um total de 72 amostras individuais de treinamento do sistema.

Quando o treinamento estiver concluído, use os conjuntos de dados de treinamento desta sessão para calibrar e ajustar a prótese para que o participante possa praticar o controle em tempo real. Permitir que o participante controle a prótese por controle proporcional sequencial ou um movimento de cada vez com a velocidade do dispositivo proporcional aos níveis de contrações musculares. Uma vez que cada uma das oito ações é executada de maneira repetível e confiável, mude o esquema de controle para controle proporcional e simultâneo, permitindo mais de um movimento do pulso por vez.

Em seguida, peça ao participante que pratique tarefas simples, como pegar um objeto simples e colocá-lo de lado. Deixe duas horas de descanso. Antes de concluir a avaliação do resultado, avalie o desempenho do participante usando o procedimento de avaliação da mão de Southampton ou a medida de resultado SHA.

Compare as pontuações do SHAP com uma medida de linha de base usando a prótese padrão do participante. Certifique-se de que o participante não tenha acesso à prótese personalizada e aos algoritmos de controle após a conclusão da sessão ingênua. Três meses após a realização da sessão ingênua, a sessão de treinamento estruturada estruturou a sessão de treinamento na seguinte ordem: imitação, repetição, reforço e controle protético.

Para imitação, instrua o participante a imitar diretamente as oito ações desejadas realizadas pelo demonstrador em tempo real. Para fazer isso, sente o participante em um ângulo de 45 graus em relação ao demonstrador e forneça uma visão desobstruída da mão do demonstrador correspondente ao lado afetado do participante. Execute cada ação por três segundos.

Para repetição. Peça ao participante para repetir a ação que foi imitada 10 vezes por 30 segundos. Sem nenhuma pista visual, observe a atividade EMG correspondente representada pelos gráficos polares de cada movimento.

Em seguida, para reforço, apresente ao participante um feedback visual de suas oito ações exatamente como foi visto na sessão ingênua. Peça ao participante para realizar as ações enquanto visualiza os gráficos polares em tempo real com sobreposições de movimento gravadas para reforçar o aprendizado. Certifique-se de que o treinamento de reforço seja exatamente o mesmo que o treinamento dado durante a sessão ingênua.

Quando o treinamento estiver concluído, use os conjuntos de dados de treinamento desta sessão para calibrar e ajustar a prótese para que o participante possa praticar o controle em tempo real. Permitir que o participante controle livremente a prótese por controle proporcional sequencial ou um movimento de cada vez com a velocidade do dispositivo proporcional aos níveis de contrações musculares. Uma vez que cada uma das oito ações é executada de maneira repetível e confiável, mude o esquema de controle para controle proporcional e simultâneo, permitindo mais de um movimento do pulso por vez, faça com que o participante pratique tarefas simples, como pegar um objeto simples e colocá-lo de lado.

Aguarde 24 horas de descanso antes de concluir a avaliação do resultado. Por fim, avalie o desempenho do participante usando a medida de resultado do shap. Compare as pontuações do SHAP com uma medida de linha de base usando a prótese padrão do participante.

Este protocolo descreve um método de reabilitação estruturado, que inclui estratégias de imitação, repetição e aprendizado por reforço para melhorar o controle protético multifuncional. Aqui, as pontuações do SHAP são comparadas entre a sessão ingênua de linha de base e a sessão de treinamento estruturada. Os resultados do teste de resultado shap mostraram que as maiores melhorias foram durante as tarefas que usavam movimentos de flexão e extensão do punho, que esse novo esquema de controle e prótese personalizada forneceram sobre a prótese padrão do participante.

Após esse procedimento, os amputados de membros superiores podem aprender rapidamente a controlar os movimentos simultâneos de um membro protético avançado, mantendo a segurança do controle proporcional tradicional em todos os movimentos.