Desenvolvimento de um novo programa de reabilitação orientado a tarefas usando uma mão robótica exoesqueleto bimanual

Summary

Este estudo relata o desenvolvimento de um novo programa orientado a tarefas assistida por robôs para reabilitação manual. O processo de desenvolvimento consiste em experimentos utilizando indivíduos saudáveis e sujeitos que tiveram um derrame e sofreram de disfunção de controle motor subsequente.

Abstract

Uma mão assistida por robôs é usada para a reabilitação de pacientes com função de membro superior prejudicada, particularmente para pacientes com derrame com perda de controle motor. No entanto, não está claro como estratégias convencionais de treinamento ocupacional podem ser aplicadas ao uso de robôs de reabilitação. Novas tecnologias robóticas e conceitos de terapia ocupacional são usados para desenvolver um protocolo que permite aos pacientes com função de membro superior prejudicada agarrar objetos usando sua mão afetada através de uma variedade de funções de beliscar e agarrar. Para conduzir isso adequadamente, usamos cinco tipos de objetos: um pino, um cubo retangular, um cubo, uma bola e uma barra cilíndrica. Também equipamos os pacientes com uma mão robótica, a Mão Espelho, uma mão exoesqueleto que é equipada com a mão afetada do sujeito e segue o movimento da luva sensorada instalada em sua mão não afetada (treinamento de movimento bimanual (BMT)). Este estudo teve duas etapas. Três sujeitos saudáveis foram recrutados pela primeira vez para testar a viabilidade e aceitabilidade do programa de treinamento. Três pacientes com disfunção na mão causada por AVC foram então recrutados para confirmar a viabilidade e aceitabilidade do programa de treinamento, que foi realizado em 3 dias consecutivos. Em cada dia, o paciente era monitorado durante 5 minutos de movimento em uma faixa passiva de movimento, 5 minutos de movimento bimanual assistido por robôs e treinamento orientado a tarefas usando os cinco objetos. Os resultados mostraram que tanto indivíduos saudáveis quanto sujeitos que sofreram um derrame em conjunto com a mão robótica poderiam agarrar com sucesso os objetos. Tanto os sujeitos saudáveis quanto aqueles que sofreram um derrame tiveram um bom desempenho com o programa de treinamento orientado a tarefas assistida por robôs em termos de viabilidade e aceitabilidade.

Introduction

A maioria (80%) os pacientes com avc experimentam um déficit na mão e têm dificuldade em realizar tarefas manuais independentes que são pertinentes à vida diária¹. No entanto, a natureza complexa das tarefas manuais significa que é um desafio significativo projetar um programa de treinamento orientado a tarefas para reabilitação manual². Nos últimos anos, muitos dispositivos robóticos foram desenvolvidos para reabilitação manual^3,,4, mas poucos protocolos de treinamento assistidos por dispositivos robóticos permitem que um paciente interaja com objetos reais. Não está claro exatamente como um programa de treinamento orientado a tarefas para reabilitação da função manual pode ser aplicado usando dispositivos robóticos para pacientes que sofrem disfunção manual devido ao acidente vascular cerebral.

O treinamento orientado para tarefas é usado para melhorar a função manual^5,6 e é comumente aplicado na reabilitação para disfunção do membro superior devido ao acidente vascular cerebral. É usado para aumentar a neuroplasticidade e é altamente dependente de déficits neurológicos individuais e demandas funcionais⁷. No entanto, durante o treinamento orientado à tarefa, os pacientes têm dificuldade em manipular objetos se a função da mão for prejudicada. Exemplos disso incluem pouca compreensão ou funções de pinça limitadas. Os terapeutas também mostram dificuldade em orientar os movimentos dos dedos dos pacientes individualmente, o que limita, portanto, a variação das tarefas de apreensão. Os dispositivos robóticos são, portanto, necessários para aumentar a eficácia do treinamento orientado por tarefas, orientando explicitamente o movimento das mãos durante o treinamento repetitivo^2,8.

Estudos anteriores só usavam robôs de reabilitação para treinamento orientado a tarefas em tarefas de alcance de membros superiores³. Não está claro como a reabilitação assistida por robôs pode ser empregada para treinamento orientado a tarefas visando a função manual. Uma mão de exoesqueleto, HWARD, tem sido usada para guiar os dedos para agarrar e soltar objetos⁸. No entanto, este dispositivo não permite padrões variados de apreensão porque não possui os graus necessários de liberdade. Recentemente, outros dispositivos que visam mover os dedos de um paciente individualmente foram^{desenvolvidos 9}. No entanto, esses dispositivos não foram usados anteriormente para neuroreabilitação. Os dispositivos robóticos mencionados acima são todos robôs unilaterais. Em contraste, o sistema de mão robótico aqui apresentado precisa da cooperação de mãos não afetadas e afetadas. O sistema manual robótico é especificamente projetado para fins de reabilitação usando o mecanismo mestre-escravo para alcançar movimentos manuais bimanuais simétricos. O sistema consiste em uma mão exoesqueleto (usada na mão afetada), uma caixa de controle e uma luva sensorial (usada na mão não afetada). Cada módulo de dedo da mão exoesqueleto é conduzido por um motor com um grau de liberdade e suas articulações são ligadas usando um sistema de ligação mecânica. Dois tamanhos, S e M, são projetados para se adequar a diferentes assuntos. A caixa de controle fornece dois modos terapêuticos, a faixa passiva de movimento (PROM) e modos de movimento guiados por espelho, através dos quais a mão afetada do paciente pode ser manipulada pela mão do exoesqueleto. No modo PROM, a caixa de controle envia comandos de entrada para o exoesqueleto enquanto move a mão do sujeito para realizar a flexão/extensão completa do dedo. Contém dois modos: modo de dedo único (atua em sequência do polegar ao dedo mindinho) e cinco dedos (cinco dedos se movem juntos). No modo de movimento guiado pelo espelho, o mecanismo mestre (luva do sensor)–escravo (mão exoesqueleto) é implementado, no qual o movimento de cada dedo é detectado pela luva do sensor e sinais dos ângulos articulares são transmitidos para a caixa de controle para manipular a mão exoesqueleto.

Quando equipados com o sistema de mão robótico, os sujeitos foram instruídos a mover suas mãos afetadas sob a orientação da mão do exoesqueleto controlada por mãos não afetadas que é o treinamento de movimento bimanual (TMO)¹⁰. De acordo com pesquisas anteriores, o BMT é capaz de ativar vias neurais semelhantes em ambos os hemisférios do cérebro e prevenir a inibição trans-hemisfério que dificulta a recuperação da função neuronal no hemisfério¹⁰. Brunner et al^.11 compararam OTM E a terapia de movimento induzida por restrição (CIMT) em pacientes com AVC sub-agudo. Eles sugeriram que o TMO tende a ativar mais redes neurais em ambos os hemisférios do que o CIMT, e não houve diferença significativa na melhoria da função manual entre as abordagens BMT e CIMT. Sleimen-Malkoun et al.¹² também sugeriram que, através do TMO, os pacientes com AVC são capazes de restabelecer tanto o controle de membros pareticos quanto o controle bimanual. Ou seja, o treinamento deve incluir tarefas bimanuais que se concentram no uso do braço afetado. Além disso, a coordenação das duas mãos é necessária para as atividades de vida diária (ADL)^11,12. Portanto, é crucial desenvolver um programa de treinamento bimanual orientado a tarefas assistida por robôs para pacientes pós-acidente vascular cerebral e objetos que podem ser apreendidos ou beliscados por pacientes que usam o sistema de mão robótico.

Neste estudo, uma variedade de objetos apreendidos foram projetados com base nas necessidades da terapia ocupacional e nas propriedades mecânicas dos robôs de reabilitação. Um protocolo de treinamento orientado para tarefas foi desenvolvido usando dispositivos de reabilitação robótica para pacientes com disfunção distal do membro superior devido ao AVC. O objetivo deste estudo foi investigar a viabilidade e a aceitabilidade do programa de treinamento orientado à tarefa usando um robô exoesqueleto e objetos de apreensão recém-projetados.

Protocol

O protocolo de treinamento e o documento de consentimento informado foram revisados e aprovados pelo Conselho de Revisão Institucional da Chang Gung Medical Foundation. Os detalhes do estudo e dos procedimentos foram claramente explicados a cada sujeito.

1. Recrutamento de três adultos saudáveis

1. Realizar o processo de triagem utilizando os seguintes critérios de inclusão: (1) idade 20-60 anos, (2) já assinado consentimento informado, (3) função normal nos membros superiores, (4) Mini-Mental State Examination (MMSE) pontuação ≧24.
2. Teste de Conduta 1: manipulação de objetos sem usar o sistema de mão robótico.
   1. Instrua o sujeito a sentar-se em pé em uma cadeira com uma parte de trás firme e sem apoio de braço. Sente o assunto em frente a uma mesa. Fique ao lado do sujeito não dominante.
   2. Ensine o sujeito como manipular os objetos projetados por 5 minutos. Inclua uma precomência palmar para pegar a estaca, uma precomência lateral para pegar o cubo retangular, um mandril de três pontos para pegar o cubo, uma pegada esférica para pegar a bola, e uma pegada cilíndrica para pegar a barra cilíndrica.
      NOTA: Os objetos são mostrados na Figura 1A. A configuração experimental é mostrada na Figura 1B. Os sujeitos aprenderam os padrões específicos de compreensão de cada objeto. O padrão de agarramento é mostrado na Figura 2.
   3. Coloque duas bases bilateralmente em frente às mãos do sujeito. Coloque cada objeto usado na reabilitação em cima dessas bases para auxiliar a manipulação. Para todos os objetos, repita as sequências a seguir 20 vezes. Peça aos sujeitos para agarrar os objetos na área inicial da base, levantar e movê-los para a linha média e soltá-los usando suas mãos não dominantes.
   4. Ao mesmo tempo, meça a taxa de sucesso dessas 20 tentativas. Realize este procedimento em 3 dias consecutivos. A taxa de sucesso é o número de manipulações bem sucedidas por 20 tentativas x 100%. A manipulação bem sucedida é definida como quando os sujeitos são capazes de completar as sequências com padrão de compreensão específico de acordo com os objetos e sem deixá-los cair.
3. Teste de Conduta 2: manipulação de objetos usando sistema de mão robótico(Figura 3).
   NOTA: Os mecanismos do sistema de mão robótico são os seguintes. Na mão do exoesqueleto, as juntas em cada módulo de dedo são projetadas em ligação mecânica e conduzidas por um atuador linear individual com uma velocidade constante de 10 mm/s. O exoesqueleto tem diferentes faixas de movimento em cada módulo de dedo (polegar: PCM= 0° a 55°, DIP= 0° a 70°; índice e dedos médios: PCM= -10 ° a 55°, PIP=0° a 35°, DIP=0° a 35°; anel e pequenos dedos: PCM= -5° a 55°, PIP= 0° a 35°, DIP= 0° a 35°). Na luva do sensor, cada módulo de dedo é instalado com um sensor flex que mede o ângulo da articulação e envia sinais de entrada para a caixa de controle através de cabos.
   1. Configuração da luva do sensor(Figura 1B,b)
      1. Coloque a luva do sensor na mão dominante do sujeito. Use o Velcro para fixar o pulso.
   2. Configuração de exoesqueleto(Figura 1B,b)
      1. Use uma almofada limpa para embrulhar a mão não dominante. Aperte o Velcro feio.
      2. Solte o mecanismo do polegar da mão do exoesqueleto para permitir o ajuste do ângulo de abertura do polegar. Coloque a mão não dominante na mão do exoesqueleto. Aperte o Velcro na palma da mão através do anel de fixação. Aperte os dedos um a um, começando com o dedo indicador e terminando com o polegar.
      3. Em seguida, aperte o Velcro paralelo ao pulso através do anel de fixação. Ajuste o polegar para um ângulo confortável e, em seguida, aperte o mecanismo do polegar.
   3. Configuração da caixa de controle(Figura 1A,c)
      1. Insira os cabos para a mão do exoesqueleto e a luva do sensor nas tomadas da mão do exoesqueleto e da luva do sensor, respectivamente. Depois disso, insira os cabos para a mão do exoesqueleto e a luva do sensor na tomada na caixa de controle. Por fim, insira o cabo de alimentação na caixa de controle e conecte-o a uma tomada com a tensão correta.
   4. Realize uma sessão de aquecimento (o modo PROM)
      1. Ligue a caixa de controle e ajuste o modo para Cinco Dedos. Este modo permite que a mão do exoesqueleto mova os dedos do sujeito passivamente. Peça ao sujeito para realizar uma tarefa de apreensão e liberação guiada pela mão do exoesqueleto por 2,5 min.
      2. Mude o modo para Single Finger e deixe a mão do exoesqueleto mover os dedos do sujeito individual e passivamente. Peça ao sujeito para estender e retrair os dedos individuais por 2,5 min, guiados pela mão do exoesqueleto.
   5. Realize uma sessão de movimento bimanual assistida por robôs.
      1. Mude o modo para Espelho. Neste modo, o movimento da mão dominante usando a luva do sensor controla os movimentos da mão do exoesqueleto. Qualquer movimento que é feito pela luva do sensor é imitado e espelhado pela mão do exoesqueleto. Por exemplo, uma flexão do dedo indicador da luva do sensor corresponde a uma flexão do dedo indicador do exoesqueleto.
   6. Instrua o sujeito a realizar uma tarefa de agarração e liberação por 2,5 min e faça movimentos individuais dos dedos por mais 2,5 minutos enquanto usa a luva do sensor. Esta ação é espelhada pela mão do exoesqueleto, que orienta a mão não dominante do sujeito na realização das tarefas necessárias.
4. Conduza a sessão orientada a tarefas.
   1. Ensine o sujeito como manipular os objetos projetados usando o sistema de mão robótico por 5 minutos. Inclua uma precomisão palmar para pegar a estaca, uma pretensão lateral para pegar o cubo retangular, um mandril de três pontos para pegar o cubo, uma pegada esférica para pegar a bola, e uma pegada cilíndrica para pegar a barra cilíndrica.
   2. Coloque duas bases bilateralmente em frente às mãos do sujeito. Coloque cada objeto usado na reabilitação em cima dessas bases para auxiliar a manipulação. Para todos os objetos, repita as sequências a seguir 20 vezes. Peça aos sujeitos para agarrar o objeto na área inicial da base, levantar e movê-los para a linha média e liberar usando o sistema de mão robótico.
   3. Ao mesmo tempo, meça a taxa de sucesso dessas 20 tentativas. Realize este procedimento em 3 dias consecutivos. A taxa de sucesso é o número de manipulações bem sucedidas por 20 tentativas x 100%. A manipulação bem sucedida é definida como quando os sujeitos são capazes de completar as sequências com padrão de compreensão específico usando o sistema de mão robótico e sem deixá-las cair.
      NOTA: A taxa de sucesso será utilizada para avaliar a viabilidade do sistema de mão robótica bimã em indivíduos saudáveis.

2. Recrute três pacientes com AVC para determinar a aplicabilidade do programa de treinamento

1. Realizar o processo de triagem utilizando os seguintes critérios de inclusão: (1) idade 20-60 anos; (2) consentimento informado assinado; (3) diagnosticado com AVC unilateral ≧ 1 mês (4) Escore modificado da Escala de Ashworth (MAS) ≦2; (5) Etapa brunnstrom ≦2; (6) Pontuação do MMSE ≧24.
2. Teste de Conduta 1: manipulação de objetos quando não usar sistema de mão robótico(Figura 2).
   1. Deixe o sujeito sentar-se em pé em uma cadeira com uma parte de trás firme e sem apoio de braço. Sente o assunto em frente a uma mesa. Fique do lado afetado do sujeito. Coloque uma tipoia sob o cotovelo e a mão do exoesqueleto do sujeito para apoiar o braço afetado.
   2. Ensine o sujeito como manipular os objetos projetados por 5 minutos. Inclua uma precomência palmar para pegar a estaca, uma precomência lateral para pegar o cubo retangular, um mandril de três pontos para pegar o cubo, uma pegada esférica para pegar a bola, e uma pegada cilíndrica para pegar a barra cilíndrica.
   3. Coloque duas bases bilateralmente em frente às mãos do sujeito. Coloque cada objeto usado na reabilitação em cima dessas bases para auxiliar a manipulação. Peça ao sujeito para manipular os cinco objetos diferentes usando sua mão afetada 20 vezes. Apoie o sujeito na movimentação do braço, se necessário.
   4. Ao mesmo tempo, meça a taxa de sucesso dessas 20 tentativas. Realize este procedimento em 3 dias consecutivos.
3. Teste de Conduta 2: manipulação de objetos usando sistema de mão robótico(Figura 3).
   1. Coloque a mão do exoesqueleto na mão afetada do sujeito e na luva do sensor na mão não afetada. Repetição de passos 1.3.1-1.3.3. Coloque uma tipoia sob o cotovelo e a mão do exoesqueleto do sujeito para apoiar o braço afetado.
   2. Realize uma sessão de aquecimento (modo PROM).
      1. Ligue a caixa de controle e ajuste o modo para Cinco Dedos. Peça ao sujeito para realizar uma tarefa de apreensão e liberação guiada pela mão do exoesqueleto por 2,5 min.
      2. Mude o modo para Single Finger. Peça ao sujeito para estender e retrair os dedos individuais por 2,5 min, guiados pela mão do exoesqueleto.
      3. Mude o modo para Espelho. Instrua o sujeito a realizar uma tarefa de agarração e liberação por 2,5 min e faça movimentos individuais dos dedos por mais 2,5 minutos enquanto usa a luva do sensor. Esta ação é espelhada pela mão do exoesqueleto, que orienta a mão afetada do sujeito na execução das tarefas necessárias.
   3. Realize uma sessão orientada para tarefas.
   4. Ensine o sujeito como manipular os objetos projetados usando o sistema de mão robótico por 5 minutos. Inclua uma precomisão palmar para pegar a estaca, uma pretensão lateral para pegar o cubo retangular, um mandril de três pontos para pegar o cubo, uma pegada esférica para pegar a bola, e uma pegada cilíndrica para pegar a barra cilíndrica.
   5. Coloque duas bases bilateralmente em frente às mãos do sujeito. Coloque cada objeto usado na reabilitação em cima dessas bases para auxiliar a manipulação. Para todos os objetos, repita as sequências a seguir 20 vezes. Peça aos sujeitos para agarrar os objetos na área inicial da base, levantar e movê-los para a linha média e liberar usando o sistema de mão robótico.
   6. Ao mesmo tempo, meça a taxa de sucesso dessas 20 tentativas. Realize este procedimento em 3 dias consecutivos. A taxa de sucesso é o número de manipulações bem sucedidas por 20 tentativas x 100%. A manipulação bem sucedida é definida como quando os sujeitos são capazes de completar as sequências com padrão de compreensão específico usando o sistema de mão robótico e sem deixá-las cair.
      NOTA: A taxa de sucesso será usada para avaliar a viabilidade do sistema de mão robótico em pacientes com AVC.

3. Avaliação do paciente

1. Para avaliar a aceitabilidade, faça as perguntas seguintes aos sujeitos ao final de cada sessão: (1) o sistema de mão robótico foi útil para você manipular os objetos? (2) houve algum evento adverso durante ou após o programa de treinamento?

Representative Results

No estudo, foram inscritos seis disciplinas, incluindo três indivíduos saudáveis e três pós-acidente vascular cerebral. Os dados demográficos de ambos os grupos estão apresentados na Tabela Suplementar 1. A idade média do grupo saudável foi de 28 anos (faixa: 24 a 30), enquanto a idade média do grupo de pacientes foi de 49 (40 a 57). Os escores médios de avaliação do grupo de pacientes foram os seguintes: (1) MMSE=27 (26-29), (2) FMA=11,3 (6-15), (3) MAS=1, (4) Estágio Brunnstrom=2.

Na Etapa 1, os sujeitos do grupo saudável (n=3) manipularam perfeitamente todos os objetos com e sem o sistema manual robótico(Tabelas Suplementares 2-6). As taxas médias de sucesso ao longo dos 3 dias sem a mão robótica, como mostrado na Figura 4,foram as seguintes: peg=100±0% (média ± S.D.); cubo retangular=100±0%; cubo=100±0%; bola=100±0%, e barra cilíndrica=100±0%. As taxas médias de sucesso ao longo dos 3 dias usando a mão robótica, como mostrado na Figura 4,foram as seguintes: peg=100±0%; cubo retangular=100±0%; cubo=100±0%; bola=100±0%, e barra cilíndrica=100±0%. Os resultados apoiaram a viabilidade do sistema de mão robótica no grupo saudável.

Na Etapa 2, todos os pacientes (n=3) apresentaram dificuldades na manipulação dos objetos sem o sistema de mão robótico (Tabelas Suplementares 2-6), mostrando taxas de sucesso de 0±0% para todos os objetos, mas suas taxas de sucesso aumentaram significativamente quando utilizaram o sistema de mão robótico(Figura 4). Especificamente, suas taxas de sucesso foram as seguintes: peg=98,89±1,92%, cubo retangular=97,78±3,84%, cubo=97,78±2,55%, bola=99,44±0,96% e bar cilíndrico =100±0%. As taxas de sucesso ao utilizar o sistema de mão robótica nos pacientes foram semelhantes às dos indivíduos saudáveis. Os resultados apoiaram a viabilidade do sistema de mão robótico em pacientes com AVC.

No Passo 3, todos os pacientes relataram que o sistema de mão robótico era útil para manipular objetos. Além disso, todos os sujeitos concluíram o procedimento em 3 dias consecutivos sem relatar nenhum evento adverso. Os resultados apoiaram a aceitabilidade do programa de treinamento.

Figura 1: Objetos experimentais e design.
(A) Objetos projetados: (a) pino (cabeça: 4,5 cm de diâmetro, corpo: 3 cm de diâmetro, BRS=3), (b) cubo retangular (1 cm x 4 cm x 4 cm, BRS=4), (c) cubo (4 cm³, BRS=4), (d) bola (6 cm de diâmetro, BRS=5), (e) barra cilíndrica (4 cm de diâmetro, BRS=5) e (f) base; (B) Configuração experimental: (a) Sling, (b) mão exoesqueleto e (c) caixa de controle. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 2: Sujeitos manipulando objetos sem usar um sistema de mão robótico Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 3: Sujeitos que manipulam objetos usando um sistema de mão robótico Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 4: Resultados de tarefas de apreensão.
Os resultados mostraram uma diferença entre os grupos saudáveis e pacientes (teste Mann-Whitney U) sem o uso do robô (condição não robô), mas a diferença não foi mais observada com o robô (condição do robô). Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Tabela Suplementar 1. Clique aqui para baixar esta tabela.

Tabela Suplementar 2. Clique aqui para baixar esta tabela.

Tabela Suplementar 3. Clique aqui para baixar esta tabela.

Tabela Suplementar 4. Clique aqui para baixar esta tabela.

Tabela Suplementar 5. Clique aqui para baixar esta tabela.

Tabela Suplementar 6. Clique aqui para baixar esta tabela.

Discussion

Os resultados deste estudo mostraram o seguinte: (1) ambos os grupos poderiam compreender com sucesso os objetos fornecidos com o sistema de mão robótico. Eles foram capazes de completar esta tarefa com uma taxa de sucesso de quase 100%, que verifica a viabilidade do programa de treinamento orientado a tarefas assistido por robôs proposto. (2) Não houve relatos de lesões ou eventos adversos durante o período de estudo e todos os pacientes relataram que o sistema de mão robótico era útil para manipular objetos. Isso confirmou a aceitabilidade do sistema de mão robótico e do programa de treinamento.

Este é o primeiro protocolo que usa um sistema de mão robótico bilateral para interagir com objetos reais^8,,13,14. As atividades cotidianas, dependendo da função manual, são complicadas¹⁵, especialmente tarefas bimuais¹², como colocar calças ou torcer uma toalha. Propomos que o programa de treinamento envolvendo a prática de diferentes padrões de compreensão, de forma bimo, será capaz de facilitar a função manual dos sujeitos e melhorar o desempenho real da ADL. Os objetos deste estudo foram projetados com viabilidade, estabilidade e elasticidade em mente. Especificamente, as formas, tamanhos e materiais dos objetos foram projetados para se adequar às rígidas posições articulares da mão do exoesqueleto e permitir feedback sensorial adequado. Além disso, cada forma foi projetada para treinar um padrão de compreensão diferente descrito no "estágio Brunnstrom". Dá aos terapeutas um sistema estruturado que lhes permite avaliar a dificuldade da tarefa. Além disso, o sistema de mão robótico pode ser aplicado a pacientes com stoke que têm uma função de mão severamente prejudicada (ou seja, estágio Brunnstrom ≤2). Eles podem obter experiência motora e entrada sensorial através da assistência da mão robótica exoesqueleto.

O sistema de mão robótico tem várias limitações. A velocidade de movimento da mão do exoesqueleto é fixa e incapaz de corresponder com precisão à velocidade de movimento da luva do sensor. Isso pode influenciar os efeitos do BMT e limitar a variação das tarefas de treinamento. A mão de exoesqueleto de pequeno porte pode ser muito grande para alguns sujeitos, porque foi projetada com base na mão de um macho. A mão do exoesqueleto tem apenas um grau de liberdade no movimento dos dedos e a posição do polegar é fixada, o que proíbe o movimento tridimensional dos dedos e aumenta a dificuldade de interagir com objetos da vida real. O peso da mão exoesqueleto é um fardo para os pacientes com derrame. Eles mostraram dificuldade em alcançar independentemente com a mão robótica, de modo que um sistema de suspensão aplicado aos braços e antebraços é necessário para apoiar a parte proximal dos membros superiores afetados e auxiliar o programa de treinamento manual.

É importante aumentar a simetria entre a luva do sensor e a mão do exoesqueleto para alcançar movimentos verdadeiramente bimanual espelhados. A fixação extra deve ser aplicada para caber em mãos menores. Uma versão refinada da mão do exoesqueleto deve ser equipada com juntas mais ajustáveis para permitir que a mão robótica realize movimentos multidimensionais e tarefas complicadas de treinamento manual. Além disso, um tipo portátil do sistema de mão robótico com os programas de reabilitação remotamente planejados pelos terapeutas pode ser aplicado em programas de reabilitação domiciliar.

Houve diversas limitações na inclusão de sujeitos que podem afetar a generalização da aplicação do protocolo de treinamento. Trata-se de um estudo piloto para avaliar a viabilidade e aceitabilidade do programa de treinamento e, portanto, o tamanho da amostra é muito pequeno. As características funcionais dos pacientes com AVC são bastante homogêneas, com MAS = 1, estágio de Bunnstrom = 2, e escore de FMA variando de 6 a 15. Esses pacientes têm comprometimento motor severo em suas mãos afetadas, de modo que, após o aumento do sistema, eles tiveram uma melhora significativa no desempenho do motor em comparação com seu estado anterior, uma propriedade que pode superestimar o efeito do nosso sistema robótico. Além disso, recrutamos sujeitos com menor espasticidade para orientar facilmente o movimento das mãos afetadas pelo sistema robótico, mas esses dispositivos podem não ser adequados para pacientes com forte espasticidade. Como estudo de viabilidade e aceitabilidade, não realizamos avaliações pós-tratamento. Após este estudo, realizaremos um ensaio controlado randomizado para caracterizar os efeitos do programa de treinamento orientado à tarefa assistido por robótica.

Este estudo teve como objetivo desenvolver um novo programa de reabilitação manual assistido por robôs. O protocolo criado abrangeu extensivamente a configuração e os requisitos dos procedimentos, avaliando a viabilidade e a aceitabilidade do programa. O programa foi concluído como viável, aceitável e seguro. Os resultados do programa demonstraram que o protocolo de treinamento e os objetos especificamente projetados para reabilitação assistida por robôs são adequados para neuroreabilitação para pacientes com AVC. Para verificar esses achados, é necessário um ensaio controlado randomizado para determinar o efeito terapêutico do programa de treinamento.

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
Control Box	Rehabotics Medical Technology Corporation	HB01	The control box includes a power supply, sensor glove signal receiver, motor signal transmitter, and exoskeletal hand motion mode selection unit.
Exoskeletal Hand	Rehabotics Medical Technology Corporation	HS01	It is a wearable device causing the patient's fingers to move and is driven by an external motor and mechanical assembly.
Sensor Glove	Rehabotics Medical Technology Corporation	HM01	Worn on the patient's unaffected side hand. The sensors in the sensor glove will detect flexing and extension of the hand, and this data will be used to control the exoskeletal hand when in bimanual mode.