Method Article

Роботизированная система верхних конечностей, управляемая интерфейсом мозг-компьютер, для улучшения повседневной деятельности пациентов с инсультом

DOI:

10.3791/67601

⸱

April 18th, 2025

 ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Department of Health Science and Technology, Graduate School of Convergence Science and Technology, Seoul National University, 2Department of Rehabilitation Medicine, Seoul National University College of Medicine, Seoul National University Bundang Hospital, 3Clinical Neurotechnology Laboratory, Dept. of Psychiatry and Neurosciences, Charité Campus Mitte (CCM), Charité – Universitätsmedizin Berlin, 4SRH Gesundheitszentrum Bad Wimpfen GmbH

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

В этом исследовании представлена система интерфейса мозг-компьютер (ИМК) для пациентов с инсультом, которая сочетает в себе сигналы электроэнцефалографии и электроокулографии для управления роботизированной рукой верхней конечности, улучшая повседневную деятельность. Для оценки использовался Берлинский бимануальный тест на инсульт (BeBiTS).

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

В этом исследовании представлен робот для реабилитации верхних конечностей, управляемый интерфейсом мозг-компьютер (BCI). Система использует сигналы электроэнцефалограммы (ЭЭГ) и электроокулограммы (ЭОГ), чтобы помочь пользователям помочь функции верхних конечностей в повседневных задачах при взаимодействии с роботизированной рукой. Мы оценили эффективность этой роботизированной системы BCI с помощью Берлинского бимануального теста на инсульт (BeBiTS), набора из 10 повседневных задач с участием обеих рук. В этом исследовании приняли участие восемь пациентов с инсультом, но только четыре участника смогли адаптироваться к обучению роботизированной системе BCI и выполнить postBeBiTS. Примечательно, что когда оценка preBeBiTS для каждого элемента составляла четыре или меньше, роботизированная система BCI показала большую вспомогательную эффективность в оценке после BeBiTS. Кроме того, наша нынешняя роботизированная рука не помогает с функциями руки и запястья, что ограничивает ее использование в задачах, требующих сложных движений руки. Требуется больше участников, чтобы подтвердить эффективность обучения роботизированной системы BCI, и будущие исследования должны рассмотреть возможность использования роботов, которые могут помочь с более широким спектром функций верхних конечностей. Данное исследование было направлено на определение способности роботизированной системы BCI помогать пациентам в выполнении повседневных жизненных задач.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Нарушение функции верхних конечностей вследствие инсульта ограничивает способность выполнять повседневную деятельность, особенно бимануальные задачи1. Таким образом, реабилитация кисти является ключевым компонентом реабилитации после инсульта, а также хорошо известными подходами являются зеркальная терапия2 и двигательная терапия, вызванная ограничениями (CIMT)3. Недавние исследования показывают, что роботизированные системы на основе ЭЭГ с интерфейсом мозг-компьютер (ИМК) могут быть эффективной вспомогательной терапией для улучшения восстановления функции кисти

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Наблюдательный совет больницы Бундан Сеульского национального университета рассмотрел и одобрил все экспериментальные процедуры (IRB No B-2205-756-003). Мы набрали восемь пациентов с инсультом и подробно объяснили соответствующие детали, прежде чем получить их согласие. После получения информированного согласия протокол действует следующим образом: мы проводим оценку BeBiTS перед тренировкой ИМК, за которой следует тренировка ИМК с использованием ЭОГ и ЭЭГ. После этого участники надевают робота для выполнения еще одной оценки BeBiTS (Рисунок 1).

1. Настройка системы обуче....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

На рисунке 12 представлены результаты тренировки ЭОГ и ЭЭГ. На рисунке 12А представлены результаты хорошо обученного участника. Обучающие значения EOG согласуются, при этом среднее значение (оранжевая жирная линия) правильно достигает пороговой линии. Результаты тренировки ЭЭГ также четко различают синюю (состояние покоя) и красную (моторные образы) линии.

В отличие от этого, на рисунке 12B показаны резул.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

В этом исследовании была представлена вспомогательная роботизированная система BCI для поддержки пациентов с инсультом в выполнении повседневных задач. Мы оценили эффективность бимануальных заданий с помощью теста BeBiTS15 и провели обучение работе с роботом-помощником для верхних конечностей с помощью системы BCI14. Такой подход, в отличие от обычных реабилитационных процедур, позволяет пациентам активно заниматься своим восстановлением, у.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

У авторов нет конфликта интересов, о котором можно было бы заявить.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Эта работа была поддержана Германо-корейской программой международного сотрудничества между академическими кругами и промышленностью в области робототехники и легких конструкций/углерода, финансируемой Федеральным министерством образования и исследований Федеративной Республики Германия и Министерством науки и ИКТ Кореи (грант No P0017226)

....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
BCI2000открытым исходным кодомдля исследования интерфейса мозг-компьютер (ИМК), который является бесплатным для некоммерческого использования
BrainVision LSL Viewer Brain Products GmbH— удобный инструмент для мониторинга LSL, ЭЭГ и маркерных потоков.
eego mini усилитель с 8-канальными (F3, F4, C3, Cz, C4, P3, P4, EOG) оригинальными колпачками waveguard;Ant Neuro, НидерландыКомпактная и легкая конструкция: Мини-усилитель eego небольшой и легкий, обеспечивает отличную портативность и пригодность для записи ЭЭГ в различных условиях.
Neomano neofect, КореяПерчатка Материал: Кожа, липучка, нескользящая ткань<бр/> Материал проволоки: Синтетическая нить<бр/> Вес: 65 г (без бата)
охватывают три пальца: большой, указательный и средний пальцы
персонального компьютера ( ПК) с пользовательским программным обеспечением BCI окно для ноутбука
программный комплекс общего назначения с

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Ekstrand, E., Rylander, L., Lexell, J., Brogårdh, C. Perceived ability to perform daily hand activities after stroke and associated factors: a cross-sectional study. BMC Neurol. 16, 208(2016).
  2. Angerhöfer, C., Colucci, A., Vermehren, M., Hömberg, V., Soekadar, S. R.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Brain Computer InterfaceUpper Limb RobotStroke RehabilitationEEG EOG SignalsRobotic Hand ControlBimanual FunctionMotor Imagery TrainingNeuro RehabilitationDaily Living ActivitiesBeBiTS Assessment

Related Articles