Method Article

Bir Üst Ekstremite Rehabilitasyon Robotu ile İnme Sonrası Üst Ekstremite Fonksiyonunun ve Motor Becerilerin Geliştirilmesi

DOI:

10.3791/66938

⸱

September 6th, 2024

 ,  ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Department of Rehabilitation Medicine, The First Affiliated Hospital, School of Medicine, Zhejiang University, 2The Second Affiliated Hospital and Yuying Children's Hospital, Wenzhou Medical University, 3Department of Rehabilitation Medicine, Taizhou Hospital Affiliated to Wenzhou Medical University, 4Affiliate Hospital of Shandong University of Traditional Chinese Medicine

In This Article

Summary

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

Bu protokol, dört mod aracılığıyla akıllı geri bildirim sağlayan bir üst ekstremite rehabilitasyon robotunu tanımlar. Bu modlar üst ekstremite fonksiyonunu ve esnekliğini artırarak hastaların yaşam kalitesini iyileştirir.

Abstract

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

Yaygın olarak inme olarak bilinen serebrovasküler kazalar, önemli üst ekstremite sakatlıklarına yol açan, böylece bireylerin günlük yaşam aktivitelerini derinden etkileyen ve yaşam kalitelerini azaltan yaygın bir nörolojik olayı temsil eder. İnme sonrası üst ekstremite iyileşmesi için geleneksel rehabilitasyon yöntemleri genellikle terapist ve hasta yorgunluğu, tekil eğitim metodolojilerine güvenme ve sürekli motivasyon eksikliği gibi sınırlamalar tarafından engellenir. Bu zorlukları ele alan bu çalışma, terapötik sonuçları iyileştirmek için akıllı geri bildirim hareket kontrolünü kullanan bir üst ekstremite rehabilitasyon robotunu tanıtmaktadır. Sistem, egzersizler sırasında spastik hareketlerin algılanmasına dayalı olarak kuvvet geri beslemesinin yönünü ve büyüklüğünü dinamik olarak ayarlama yeteneği ile ayırt edilir ve böylece özel bir terapötik deneyim sunar. Bu sistem, dört farklı eğitim modu, eklem hareket açıklığının akıllı değerlendirmesi ve eğitim programlarını kişiselleştirme yeteneği ile donatılmıştır. Ayrıca, kapsamlı güvenlik önlemleriyle birlikte sürükleyici bir etkileşimli oyun deneyimi sağlar. Bu çok yönlü yaklaşım, katılımcıların katılımını ve ilgisini geleneksel rehabilitasyon protokollerinin ötesine taşımakla kalmaz, aynı zamanda hemiplejik hastalar arasında üst ekstremite işlevselliğinde ve günlük yaşam aktivitelerinde önemli gelişmeler gösterir. Sistem, üst ekstremite rehabilitasyonunda gelişmiş bir aracı örnekleyerek hassasiyet, kişiselleştirme ve etkileşimli katılımın sinerjik bir karışımını sunar ve böylece felçten kurtulanlar için mevcut terapötik seçenekleri genişletir.

Introduction

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

Beyin damarlarının tıkanması veya yırtılmasının neden olduğu akut nörolojik bir olay olarak tanımlanan inme, beyin dolaşımını kesintiye uğratır1, ikinci önde gelen ölüm nedeni olarak sıralanır ve dünya çapında uzun vadeli sakatlığa önemli bir katkıda bulunur. İnmeyi takip eden ilk günde, hayatta kalanların %80 kadarı üst ekstremite disfonksiyonu yaşar ve %30-66'sı altı ay sonra hala zorluklarla karşı karşıyadır2. Bir yıl sonra, üst ekstremite bozukluğu olanlar kaygının arttığını, yaşam kalitesinin azaldığını ve mutluluğun azaldığını bildirmektedir3. Ayrıca, inmeden 16 ay sonra, hastanede rehabilitasyona ihtiyaç duyan hemiplejik bireylerin sadece yaklaşık %60'ı temel günlük aktivitelerde fonksiyonel bağımsızlık kazanırken, duyusal, motor ve görme bozukluklarından muzdarip olanlar bakıcı desteğine önemli ölçüde daha bağımlıdır4. Ek olarak, üst ekstremite disfonksiyonu, özellikle fiziksel görevler sırasında zayıflamış fleksörler ve ekstansörler arasında artan kas gerginliği ile belirtilen el faydasını engeller5.

Çeşitli rehabilitasyon çabalarına rağmen, inme geçirenlerde üst ekstremite yaralanmalarının etkili bir şekilde ele alınması zorlu bir zorluk teşkil etmektedir6. Yüksek yoğunluklu, tekrarlayan görev eğitimi optimal sonuçlar göstermiştir, ancak önemli ölçüde terapist katılımı gerektirir, bu da yüksek maliyetlere ve lojistik yüklere yol açar7. Bu nedenle, hastaların eğitime olan ilgisini artırırken terapistlerin iş yükünü artırmayan düşük maliyetli müdahalelere ihtiyaç vardır. Üst ekstremite rehabilitasyon robotu, yüksek yoğunluklu egzersizi teşvik etmek ve terapistlere bağımlılığı azaltmak için alternatif bir tedavi görevi görebilir1. Yeni geliştirilmiş bir üst ekstremite akıllı geri besleme rehabilitasyon robot sistemidir (Malzeme Tablosuna bakınız). Cihaz, hastaların iyileşmelerini değerlendirmek ve izlemek ve tedaviyi değişen derecelerde motor bozukluğuna göre özelleştirmek için objektif ölçümler (hız, tork, hareket aralığı, konum vb.) verebilir. Yaygın kullanım için yüksek tutarlılığa ve tekrarlanabilirliğe sahiptir. Ek olarak, güçlü kanıtlar, inme sonrası motor iyileşmeyi kolaylaştırmada yüksek yoğunluklu, yüksek tekrarlılık ve görev odaklı eğitimi desteklemektedir8.

Öte yandan, rehabilitasyon robotları, yüksek güvenlik ve dayanıklılık gibi avantajlara sahip nispeten yeni bir yardımcı tedavi yaklaşımıdır9. Amerikan İnme Derneği kısa süre önce robot destekli motor eğitiminin, geleneksel tedaviye ek olarak hastaların inme sonrası motor fonksiyonlarını ve hareketliliğini iyileştirmelerine yardımcı olabileceğini bildiren kılavuzlar yayınladı10. Journal of Rehabilitation Medicine'de 2018 yılında yayınlanan bir makale, robot destekli eğitimin geleneksel rehabilitasyon ile birleştirilmesinin, inme hastalarında üst ekstremite motor fonksiyonunu önemli ölçüde iyileştirebileceğini ve klinik terfiyi garanti ettiğini bildirdi11. Sistem dört eğitim modu içerir: sabit hız antrenmanı, güç destekli antrenman, aktif antrenman ve direnç antrenmanı ve eklem hareket açıklığının değerlendirmelerini yapabilir. Subakut inme hastaları için robot yardımlı rehabilitasyonun gözden geçirilmesi, Fonksiyonel Bağımsızlık Ölçümü ve Fugl-Meyer Değerlendirme Ölçeği ile değerlendirildiği gibi, robotik müdahalelerin özellikle omuz, dirsek ve önkol performansında üst ekstremite fonksiyonlarını önemli ölçüde iyileştirdiğini göstermiştir. Bu müdahaleler aynı zamanda günlük yaşam aktivitelerini de geliştirerek yaşam kalitesini artırmıştır10.

Bu çalışma, inme sonrası erken dönem hemiplejisi olan hastalarda üst ekstremite motor fonksiyonlarını rehabilite etmede akıllı bir geri bildirim rehabilitasyon robotunun etkinliğini değerlendirmeyi ve hemiplejili inme hastaları için rehabilitasyon stratejileri için bilimsel bir temel sağlamayı amaçlamaktadır.

Protocol

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

Bu çalışma, Çin'deki Zhejiang Üniversitesi Birinci Bağlı Hastanesi'nin etik kurulu tarafından onaylandı ve tüm araştırma protokolleri Helsinki Bildirgesi ilkelerine uygun olarak formüle edildi. Tüm hastalar bu çalışmaya katılmak için yazılı bilgilendirilmiş onam verdi. Çalışma, Ocak 2023'ten Haziran 2023'e kadar Zhejiang Üniversitesi Birinci Bağlı Hastanesi'nin rehabilitasyon koğuşuna kabul edilen üst ekstremite hemiplejisi olan 24 hastayı işe aldı. Dahil edilme kriterleri şunlardı: nörogörüntüleme (BT veya MRI) ile doğrulanan ilk iskemik veya hemorajik inme, 45 ila 75 yaşları arasında, başlangıçtan sonraki 6 ay içinde, üst ekstremite motor fonksiyon bozukluğu ve tek taraflı hemipleji (Üst Ekstremite için Fugl-Meyer Değerlendirmesi, FMA-UE ≤40)12,13, modifiye Ashworth Ölçeği ≤214, Mini Zihinsel Durum Muayenesi (MMSE) >20 (yeterli bilişsel işlevi gösterir)15ve altta yatan hastalıklar iyi kontrol edilen ve bilgilendirilmiş onam imzalanan klinik olarak stabil bir durum. Dışlama kriterleri şunlardı: kararsız intrakraniyal durum, kognitif ve dil bozukluğu, omuz subluksasyonu, omuz/dirsek/bilek hareketlilik bozukluğu, şiddetli spastisite (Ashworth 3-4) ve görme bozukluğu. Bu çalışmada kullanılan robotun ve yazılımın detayları Malzeme Tablosu'nda listelenmiştir.

1. Çalışma tasarımı

  1. Tüm hastaları iki gruba ayırmak için SAS yazılımını kullanarak rastgele bir sayı oluşturun: her biri 12 hasta içeren deneysel ve kontrol.
  2. Kör bir rehabilitasyon terapisti tarafından FMA-UE12, Brunnstrom skoru (BRS)16 ve modifiye Barthel indeksi (MBI)17 kullanarak üst ekstremite motor fonksiyonu ve öz bakım yeteneğinin ilk değerlendirmelerini yapın.
  3. Kan basıncı kontrolü, kan şekeri yönetimi, kan lipid regülasyonu, nöbet önleme vb. konulara odaklanarak çalışma boyunca tüm hastalara temel ilaç tedavisi uygulayın.
  4. Kontrol grubuna aktif ve pasif eklem eğitimi, kas güçlendirme ve parmak hareketi egzersizleri dahil olmak üzere günlük 30 dakikalık rutin üst ekstremite rehabilitasyon eğitimi verin18.
    1. Ek olarak, günde 30 dakikalık zımpara tahtası eğitimiekleyin 19. Alt ekstremite disfonksiyonu, afazi, disfaji ve profesyonel terapistlerin ihtiyaç duyduğu diğer fonksiyonel bozukluklar için sekiz hafta boyunca haftada beş kez uygulanan özel tedavi sunun.
  5. Deney grubuna, günlük 30 dakikalık üst ekstremite rehabilitasyon robotu eğitimi ile desteklenmiş, günlük olarak kontrol grubuyla aynı 30 dakikalık rutin üst ekstremite rehabilitasyon tedavisini sunun. Kontrol grubuna sağlanan diğer fonksiyonel bozukluklar için eşdeğer tedavi sağlayın.

2. Üst ekstremite rehabilitasyon robotu için özel çalışma adımları

  1. Eklem hareket açıklığı ve motor kontrol yeteneğinin değerlendirilmesi
    1. Hastadan göğsünü platformdan bir yumruk uzakta tutarak robotun önüne oturmasını isteyin (Şekil 1).
    2. Etkilenen elinizi robotun uç işlemcisine yerleştirin ve egzersiz sırasında kaymayı önlemek için bileği ve eli sabitlemek için eldiven ve bağlayıcılar kullanın.
    3. Hastadan üst kolu maksimuma çıkarmasını ve mümkün olduğunca uzatmasını isteyin.
      NOT: Cihaz, hastanın aktif eklem hareket aralığını belirlemek için hastanın el hareketi yörüngesini otomatik olarak kaydedecektir.
    4. Sağlıklı eli etkilenen elin üzerine koyun ve etkilenen üst kolu sağlıklı tarafın yardımıyla maksimum düzeyde hareket ettirin.
      NOT: Cihaz, hastanın el hareket yörüngesini kaydetti ve pasif eklem hareket açıklığını elde etti. Pasif hareket açıklığı ölçümleri, hastanın iki taraflı mobilite bozukluğu olması durumunda terapist tarafından desteklenebilir.
    5. Hedef tekrarlama süreleri, tek egzersiz süresi ve tek gevşeme süresi dahil olmak üzere motor kontrol değerlendirme parametrelerini ayarlayın.
      NOT: Motor kontrol değerlendirme parametreleri, terapist tarafından hastanın FMA-UE skoru12'yeve robotun yerleşik değerlendirme sistemi kullanılarak haftalık değerlendirmelere göre belirlendi, örneğin daha iyi üst ekstremite kuvvetine sahip katılımcılar için zorluğu artırmak, tekrar sayısını artırmak ve dinlenme süresini azaltmak, hastanın motor kontrolünü daha doğru bir şekilde değerlendirmek için.
    6. Ekranda görüntülenen hareket yoluna ve yönüne göre farklı yönlerde hareket etmek için hedef noktayı kontrol edin.
      NOT: Cihaz, hastanın motor performansına göre hastanın motor kontrol yeteneğini değerlendirecektir.
  2. Eğitim modu seçimi
    1. Hastanın üst ekstremite kasları hiç kasılamıyorsa veya çok az miktarda kasılma varsa (BRS 1-2) izokinetik pasif antrenman modunu seçin.
      NOT: Robot, pasif hareket eğitimi egzersiz görevi için etkilenen üst ekstremiteyi sürmek için tam yardım sağlar.
    2. Hastanın üst ekstremitesi kısmi eklem hareketi yapabiliyorsa, ancak hareket çok hafifse ve istemli hareket yeteneği zayıfsa (BRS 3) yardımcı hareket eğitimi modunu seçin.
      NOT: Sistem, hastanın gerçek kuvvet derecesine göre karşılık gelen yardımcı kuvveti gerçek zamanlı olarak sağlayabilir ve doğru hareket modunu oluşturmak için tüm eğitim süreci boyunca hastanın üst ekstremitesinin aktif katılımını en üst ölçüde indükleyebilir.
    3. Hastanın üst ekstremite kas gücü büyük kuvvet veya kısmi direnç üretebiliyorsa (BRS 4) aktif antrenman modunu seçin.
      NOT: Robot, hastanın üst ekstremitesinin ana hareket kabiliyetini daha da güçlendirebilir.
    4. Hastanın üst ekstremite gücü zaten güçlüyse ve daha fazla dirence direnebiliyorsa, hastanın üst ekstremitesinin doğruluğunu ve hedefleme kontrolünü daha da iyileştirmek için direnç antrenman modunu seçin (BRS 5-6).
  3. Eğitim prosedürlerinin seçimi
    1. Sistemin, hastaların farklı VR sahnelerini ve etkileşimli deneyimleri deneyimleyebilmeleri için 10'dan fazla ilginç oyun programı sunduğunu ve bu da hastaların eğitim coşkusunu büyük ölçüde artırdığını belirterek eğitim prosedürünü seçin (Şekil 2).
  4. Oyun parametrelerinin ayarlanması
    1. Eğitim süresini hastanın fiziksel durumuna göre ayarlayın, bu da genel olarak yaklaşık 10-20 dakika olabilir.
      NOT: Hastanın üst ekstremite gücü iyiyse, hastanın egzersiz toleransını artırmak için tek antrenman süresini artırın. Hastanın üst ekstremite gücü zayıfsa, daha kısa bir tek antrenman süresi seçin ve hastanın antrenman programını birden fazla seansta tamamlamasına izin verin.
    2. Hareket aralığını, eklemin değerlendirilen hareket aralığına göre ayarlayın, tam aralık, orta aralık veya küçük hareket aralığı arasından seçim yapın.
    3. Zayıf kasları hedeflemek ve güçlendirmek için uygun aktivite yolunu seçerek hastanın üst kol kas gücünün özelliklerine göre aktivite yörüngesini ayarlayın.
    4. Güç desteği veya direnç değerini hastanın kas gücüne göre ayarlayın.
      NOT: Eğitim süreci sırasında cihaz, hastanın gerçek kuvvet geri bildirimine göre güç desteğini ve sürtünme kuvvetini de otomatik olarak ayarlayabilir.
    5. Hastanın gücünün eşiğe ne zaman ulaştığını tespit etmek için mekanik geri bildirim teknolojisini kullanarak koruma eşiğini ayarlayın, bu da spazmları (rahatsızlık, kas tonusunda ani bir artış veya anormal eklem sertliği ve kilitlenmesi olarak kendini gösterir) gösterir. Hastanın eğitiminin güvenliğini sağlamak için cihaz bir alarm verecek ve hemen duracaktır.
  5. Özel eğitim süreci
    NOT: Hastalara günde 2-3 oyun eşyası eğitimi verilir ve farklı oyun eşyaları düzenli olarak değiştirilebilir.
    1. Sebze çiftliğine katılın: Sanal çiftlikte, hastadan meyve ve sebzeleri kapmak ve mümkün olduğunca çok yıldız toplamak için küçük elleri kontrol etmesini isteyin.
      NOT: Bu aktivite öncelikle dirsek ve el bileği fleksiyon ve ekstansiyonundaki hareket aralığını hedefler.
    2. Üssü savunmaya katılın: Sanal askeri üs sahnesinde, hastadan ortadan kaldırılan tüm canavarları vurmak için hedef kitlesini doğru bir şekilde kontrol etmesini isteyin.
      NOT: Bu egzersiz, dirsek ve bilekteki kas kontrolünü artırmayı ve atış eylemlerinin doğruluğunu artırmayı amaçlar.
    3. Renkli yakan top oynayın: Farklı yollarda ve engellerde, altın para elde etmek için farklı renkteki engellerden kaçınmak için hastadan topu kontrol etmesini isteyin.
      NOT: Bu egzersiz, kas gücünü ve eklem hareketliliğini artırmak için omuz, dirsek ve bilek hareketlerini içerir.
    4. Star Wars'ta Gezinin: Sanal uzay ortamında, hastadan hareket ve düşman saldırılarından kaçınırken, kas dayanıklılığını ve tepki kuvvetini eğitirken virüsü yok etmek için ateş etmek için uçağın konumunu kontrol etmesini isteyin.
      NOT: Bu antrenman, üst ekstremite dayanıklılığını, reaksiyon hızını ve doğruluğunu artırır ve dirsek ve omuz koordinasyonunu ve gücünü geliştirir.
    5. Kaliteli topa katılın: Hastadan boğanın gözüne ulaşmak ve orada kalmak için topu kontrol etmesini isteyin; Top boğanın gözüne ne kadar yakınsa, skor o kadar yüksek olur.
      NOT: Bu aktivite dirsek fleksiyonu, ekstansiyon, omuz addüksiyonu, abdüksiyon egzersizleri yapar ve hassas kontrol için biseps ve trisepsleri aktive eder.
    6. Süper masa tenisi oynayın: Sanal top ortamında, hastadan topa vurmak ve rakiple masa tenisi oynamak için pinpon tahtasını kontrol etmesini isteyin. Zorluk ilerletilir ve yükseltilir ve reaksiyon ve el-göz koordinasyonu yetenekleri eğitilir.
    7. Blok dünyasına katılın: Hastadan blokları yok etmek için bullseye atışını kontrol etmesini, düşman saldırılarına dikkat etmesini ve mümkün olduğunca çok para toplamasını, düşünme stratejisini ve el-göz koordinasyonunu eğitmesini isteyin.
    8. Top oynamak: Hastadan hedefe dokunmak için topu kontrol etmesini isteyin; Top atılır, düşman saldırılarına dikkat edin ve mümkün olduğunca çok para toplayın.
    9. Efsanevi nişancıya katılın: Hastadan kolu tutmasını ve ok yönünde sürekli kuvvet uygulamasını isteyin. Üst ekstremitelerin kas grupları izometrik kasılmadır ve kuvvet, hedefi yok etmek için ateşlemek için depolanır.

3. Takip prosedürü

  1. Aynı rehabilitasyon terapisti tarafından 8 haftalık eğitimden sonra tüm hastaları FMA, BRS ve MBI için tekrar değerlendirin.
  2. İstatistiksel analiz için tüm verileri yazılıma girin. Grup içi karşılaştırma için eşleştirilmiş bir örneklem t-testi ve gruplar arası karşılaştırma için iki bağımsız örneklem t-testi kullanın. P < 0.05'i istatistiksel olarak anlamlı olarak kabul edin.

Results

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

Toplam 24 hasta dahil edildi ve rastgele kontrol veya deney grubuna atandı (Tablo 1). İki grup arasında cinsiyet, yaş, hastalık süresi ve inme tipi açısından istatistiksel olarak anlamlı fark yoktu (P > 0.05). 8 haftalık üst ekstremite eğitiminden sonra, üst ekstremite motor fonksiyonunu değerlendirmek için Üst Ekstremite için Fugl-Meyer Değerlendirmesi (FMA-UE)12 kullanılırken, üst ekstremite iyileşme aşamasını değerlendirmek için Kol için Brunnstrom Kurtarma Aşaması (BRS-Kol)16 ve El için Brunnstrom Kurtarma Aşaması (BRS-El) kullanıldı. Hastaların günlük yaşam yeteneklerini değerlendirmek için Modifiye Barthel İndeksi (MBI)17 kullanıldı.

Rehabilitasyon eğitiminden sonra her iki grup da FMA-UE ve BRS-Hand'de anlamlı iyileşme gösterdi (Şekil 3, Tablo 2). Ayrıca, üst ekstremite rehabilitasyon robotu eğitim grubu, kontrol grubuna kıyasla daha üstün FMA-UE ve MBI skorları gösterdi, bu da üst ekstremite rehabilitasyon robotu eğitiminin geleneksel eğitimle kombinasyonunun üst ekstremite motor fonksiyonunu artırabileceğini ve inme hastalarında günlük yaşam yeteneği iyileşmesini destekleyebileceğini gösterdi.

Etkinlik açısından, konvansiyonel üst ekstremite rehabilitasyon eğitimi ile kombine edilen üst ekstremite rehabilitasyon robotunun rehabilitasyon sonuçları, yalnızca konvansiyonel eğitim kullanmaktan daha iyiydi, bu da üst ekstremite rehabilitasyon robotunun klinik uygulamada yardımcı bir tedavi yöntemi olarak kabul edilebileceğini düşündürmektedir.

figure-results-1
Şekil 1: Üst ekstremite rehabilitasyonu için kurulum. Bir denek, bir fizyoterapist tarafından desteklenen üst ekstremite rehabilitasyon robotuna oturtulur. Kurulum, denek ile rehabilitasyon ekipmanı arasındaki konumlandırmayı ve etkileşimi gösterir. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

figure-results-2
Şekil 2: Üst ekstremite rehabilitasyon robotundaki oyun arayüzü. Şekil, üst ekstremite rehabilitasyon robotunun hareket şemasına entegre edilmiş oyun içeriğini göstermektedir. Bu arayüz, konuyu meşgul etmek ve etkileşimli oyun yoluyla terapötik egzersizleri kolaylaştırmak için tasarlanmıştır. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

figure-results-3
Şekil 3: Rehabilitasyon sonuçlarının istatistiksel analizi. Şekilde, tedavi öncesi ve sonrası kontrol ve deney grupları için (A) Üst Ekstremite için Fugl-Meyer Değerlendirmesi (FMA-UE), (B) Kol için Brunnstrom Kurtarma Aşamaları (BRS-Kol) ve (C) El (BRS-El) ve (D) Modifiye Barthel İndeksi (MBI) istatistiksel analizi sunulmaktadır. Önemli farklılıklar *P < 0.05, **P < 0.01 ve ***P < 0.001 ile belirtilmiştir. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

GrupnCinsiyet (n)Yaş ('x±s, y )Hastalığın seyri ('x±s , d)İnme türü (n)Hemiplejik taraf (n)
ErkekDişiIskemikHemorajikSolSağ
Kontrol grubu (n = 12)127552,25 ± 6,8133,33 ± 9,518466
Deney grubu (n = 12)128453,50 ± 7,9832,41 ± 9,396657
P>0,05>0,05>0,05>0,05>0,05

Tablo 1: Kontrol ve deney gruplarının temel özellikleri.

GrupFMA-UEBRS-KolBRS-ElMBI (MBI)
Kontrol grubu (n = 12)Tedavi başına18.50 ± 3.092,75 ± 0,971,92 ± 0,7953,58 ± 11,22
Tedavi sonrası21,08 ± 2,94 *3.17 ± 1.032,75 ± 0,97 *56,75 ± 12,18
Deney grubu (n = 12)Tedavi başına18,67 ± 3,732,92 ± 0,792,00 ± 0,6054,5 ± 12,04
Tedavi sonrası24.08 ± 2.78 ***#3,83 ± 0,94 *3.5 ± 1.09 ***67.83 ± 12.63 *#
* P < 0.05, ön işleme kıyasla; #P < 0.05, kontrol grubuna kıyasla

Tablo 2: Eğitim öncesi ve sonrası FMA-UE ve MBI skorlarının karşılaştırılması. Bu tabloda, kontrol ve deney grupları arasında eğitim periyodu öncesi ve sonrası Fugl-Meyer Üst Ekstremite Değerlendirmesi (FMA-UE) ve Modifiye Barthel İndeksi (MBI) skorları karşılaştırılmıştır. Değerler ortalama ± standart sapma (x ± s) olarak sunulur.

Discussion

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

Önceki araştırmalara20 dayanan bu çalışma, üst ekstremite rehabilitasyonu için robotik eğitimi inme sonrası iyileşme için geleneksel terapötik yöntemlerle birleştirerek entegre bir yaklaşım benimsemektedir. Mevcut bulgular, bu entegrasyonun üst ekstremite motor fonksiyonunu önemli ölçüde geliştirdiğini ve günlük yaşam aktivitelerini (ADL'ler) gerçekleştirme yeteneğini geliştirdiğini ve yalnızca geleneksel rehabilitasyon teknikleriyle elde edilen sonuçları aştığını göstermektedir.

Bu araştırma, sanal ortamlardaki robotik müdahalelerin etkinliğini incelemektedir. Hondori ve ark. el rehabilitasyonu için web kamerası tabanlı renk işaretleyici izleme kullanan bir sistem geliştirdi, ancak dış işaretleyicilere bağımlılık ve el izleme hassasiyeti gibi sınırlamalarla karşı karşıya kaldı21. Benzer şekilde, Cipresso ve ark. ve Avola ve ark. VR tabanlı rehabilitasyon için Kinect ve kızılötesi derinlik kameraları kullandılar, bu kameralar oyun çeşitliliği ve başa takılan ekranlardan kaynaklanan rahatsızlık ile sınırlıydı22,23. Buna karşılık, sistemimiz gelişmiş görsel geri bildirim ve gerçek zamanlı nicel veriler kullanarak hasta katılımını ve eğitim etkinliğini önemli ölçüde artırır.

Dış iskelet eldivenlerinin rafine edilmesinde ve uzaktan rehabilitasyon yeteneklerinin geliştirilmesinde daha fazla ilerleme kaydedilmiştir. Cordella ve ark. ve Farulla ve ark. sofistike kamera sistemleri ve master-slave kontrol mekanizmaları kullanarak doğru hareket çoğaltma ve kuvvet geri bildirimine odaklandı24,25. Dış iskelet destekli el rehabilitasyonu için jest kontrolü ve beyin/nöral-bilgisayar arayüzlerindeki son gelişmeler, MYO kol bantlarını kullanan ve zaman içinde jest tanıma ve sistem uyumluluğunu geliştirmek için EEG ve EOG teknolojilerini içeren Liu Wei ve Soskadar ve arkadaşları tarafından tanıtılmıştır 26,27,28. Sistemimiz, hastanın kas gücüne dayalı olarak yardım veya direncin otomatik olarak ayarlanmasını sağlayarak, kişiselleştirilmiş eğitimin faydalarını gösteren daha önceki çalışmalarla uyumlu kişiselleştirilmiş ve dinamik eğitim optimizasyonu sağlayarak bu gelişmeler üzerine inşa edilmiştir29.

Bu çalışmada, üst ekstremite rehabilitasyon robotunun benzersiz özellikleri ve klinik uygulamada geleneksel rehabilitasyon yöntemlerini aşma yeteneği üzerine kapsamlı bir analiz yapılmıştır. Başlangıçta, üst ekstremite rehabilitasyon robotu, büyük ekranlar ve senaryo etkileşimi30 aracılığıyla gerçek zamanlı, nicel görsel geri bildirim sağlayan gelişmiş bir görsel geri bildirim sistemi kullanır. Sistem, yalnızca eğitimin etkileşimini ve çekiciliğini artırmakla kalmayıp aynı zamanda önceki çalışmalardan elde edilen bulgulara benzer şekilde hasta katılımını ve proaktivitesini önemli ölçüde artıran aşamalı bir oyun formatı kullanır. Araştırmalar, bu yöntemin, kas liflerinin işe alım sürecini optimize ederek etkilenen üst ekstremitenin fonksiyonel iyileşmesini etkili bir şekilde iyileştirdiğini göstermiştir31.

Geleneksel zımpara tahtası eğitimi ile karşılaştırıldığında, üst ekstremite rehabilitasyon robotunun görsel geri bildirimi ve görev odaklı eğitimi, önceki araştırma bulgularını yansıtan belirgin avantajlar sunar30. Bir çalışma, sistemin görsel geri bildirim mekanizmasının yalnızca duyusal toplama ve motor kontrol arasındaki doğru bağlantıyı kolaylaştırmakla kalmayıp, aynı zamanda sürekli beyin stimülasyonu yoluyla kesin hareket modellerini teşvik ederek üst ekstremite hareketlerinin koordinasyonunu ve hassasiyetini artırdığını göstermiştir30. Ek olarak, üst ekstremite rehabilitasyon robotu, hastanın kas gücündeki değişikliklere bağlı olarak uygulanan yardımı veya direnci otomatik olarak ayarlayabilir, böylece eğitimin kişiselleştirilmiş ve dinamik optimizasyonunu sağlar. Bu özellik, önceki araştırmalarla tutarlı olarak hasta inisiyatifini ve eğitim sonuçlarını büyük ölçüde geliştirir32.

Sistemin tasarımı sadece rehabilitasyon sonuçlarını iyileştirmekle kalmaz, aynı zamanda terapötik kaynakların tahsisini optimize ederek tedavi verimliliğini önemli ölçüde artırır32. Sistem, bir terapistin üst ekstremite rehabilitasyon robotunu aynı anda kullanarak birden fazla hastayı denetlemesine izin vererek, önceki araştırmalarla tutarlı olarak rehabilitasyon departmanı terapistlerinin enerjisini verimli bir şekilde kullanır. Bu nedenle, üst ekstremite rehabilitasyon robotu sadece teknolojik yeniliklerde atılımlar göstermekle kalmaz, aynı zamanda sürekli ve verimli rehabilitasyon hizmetleri sağlamada muazzam bir potansiyel gösterir ve bu da onu inme sonrası üst ekstremite bozukluğu olan hastaların rehabilitasyon eğitimini iyileştirmek için çok önemli bir araç haline getirir. Bu özellikler, üst ekstremite rehabilitasyon robotunu, üst ekstremite rehabilitasyonu alanında önemli klinik öneme sahip bir araç olarak ortaya koymaktadır.

Üst ekstremite rehabilitasyon robotu tarafından kolaylaştırılan kapsamlı tekrarlayan eğitim sayesinde, hastalarda birden fazla fonksiyon geliştirilebilir11. Robotik sistem tarafından sağlanan yoğun, tekrarlayan eğitim, nöroplastisite ve fonksiyonel restorasyonu teşvik etmede, proprioseptif eksiklikleri hedeflemede ve sensorimotor entegrasyonu artırmada etkilidir. Sistemin görev odaklı oyun ortamı ve aşamalı eğitim protokolleri yalnızca hasta motivasyonunu artırmakla kalmaz, aynı zamanda motor kontrolünde kayda değer gelişmelere de katkıda bulunur33,34. Bununla birlikte, küçük örneklem büyüklüğü de dahil olmak üzere çalışmanın sınırlamaları, daha geniş popülasyonu tam olarak temsil etmeyebilir. Ayrıca, çalışmanın sınırlı süresi ve uzun süreli takip eksikliği, inme rehabilitasyonu bağlamında robotik yardımlı eğitimin kalıcı faydalarını doğrulamak için daha fazla araştırmanın gerekliliğini vurgulamaktadır. Bu çalışma, robotik ve geleneksel tedavilerin entegrasyonunu savunmakta, iyileşme sonuçlarında önemli bir iyileşmeye işaret etmekte ve kişiselleştirilmiş, ilgi çekici rehabilitasyon stratejilerinin yaygın klinik olarak benimsenmesini desteklemektedir.

Disclosures

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

Yazarlar bu çalışma ile ilgili herhangi bir çıkar çatışması veya finansal açıklama beyan etmemektedir.

Acknowledgements

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

Ayrıca, araştırma süreci boyunca destekleri ve işbirlikleri için Zhejiang Üniversitesi Birinci Bağlı Hastanesi'ndeki sağlık çalışanlarına ve personeline de müteşekkiriz.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
Üst Ekstremite Rehabilitasyon Robotu [Fourier M2]Şangay Fourier Zekası, ÇinArmMotus M2Üst ekstremite akıllı kuvvet geri besleme hareket kontrol eğitim sistemi [M2], Shanghai Fourier Intelligence tarafından bağımsız olarak geliştirilen yeni nesil üst ekstremite akıllı kuvvet geri besleme rehabilitasyon robotu eğitim sistemidir. Kuvvet geri bildirimi gibi temel teknolojilere dayanan bu eğitim sistemi, hastanın kuvvetini ve hasta önceden belirlenmiş eylemi tamamladığında herhangi bir spastisite olup olmadığını algılayabilir ve ardından üst ekstremite motor disfonksiyonunu iyileştirmek için cihazın kendisinin güç desteğini veya direncini değiştirebilir. Hedef odaklı eğitim sayesinde M2, oyunlara eğitim kazandırır, hastaların coşkusunu artırır ve hastaların üst ekstremitelerinin kaba motor işlevini ve bilişsel işlevini daha etkili bir şekilde çalıştırır.
SAS yazılımıSAS Institutehttps://www.sas.com/en_in/home.html
SPSS yazılımıIBMsürüm 26https://www.ibm.com/products/spss-statistics

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Chinembiri, B., Ming, Z., Kai, S., Xiu Fang, Z., Wei, C. The fourier m2 robotic machine combined with occupational therapy on post-stroke upper limb function and independence-related quality of life: A randomized clinical trial. Top Stroke Rehabil. 28 (1), 1-18 (2021).
  2. Raghavan, P. Upper limb motor impairment after stroke. Phys Med Rehabil Clin N Am. 26 (4), 599-610 (2015).
  3. Chien, W. T., Chong, Y. Y., Tse, M. K., Chien, C. W., Cheng, H. Y. Robot-assisted therapy for upper-limb rehabilitation in subacute stroke patients: A systematic review and meta-analysis. Brain Behav. 10 (8), e01742(2020).
  4. Stinear, C. M., Lang, C. E., Zeiler, S., Byblow, W. D. Advances and challenges in stroke rehabilitation. Lancet Neurol. 19 (4), 348-360 (2020).
  5. Basu, A. P., Pearse, J., Kelly, S., Wisher, V., Kisler, J. Early intervention to improve hand function in hemiplegic cerebral palsy. Front Neurol. 5, 281(2014).
  6. Wade, D. T., Langton-Hewer, R., Wood, V. A., Skilbeck, C. E., Ismail, H. M. The hemiplegic arm after stroke: Measurement and recovery. J Neurol Neurosurg Psychiatry. 46 (6), 521-524 (1983).
  7. French, B., et al. Repetitive task training for improving functional ability after stroke. Cochrane Database Syst Rev. , (2007).
  8. Zhang, L., Jia, G., Ma, J., Wang, S., Cheng, L. Short and long-term effects of robot-assisted therapy on upper limb motor function and activity of daily living in patients post-stroke: A meta-analysis of randomized controlled trials. J Neuroeng Rehabil. 19 (1), 76(2022).
  9. Stein, J. Robotics in rehabilitation: Technology as destiny. Am J Phys Med Rehabil. 91 (11 Suppl 3), S199-S203 (2012).
  10. Zengin-Metli, D., Özbudak-Demir, S., Eraktaş, İ, Binay-Safer, V., Ekiz, T. Effects of robot assistive upper extremity rehabilitation on motor and cognitive recovery, the quality of life, and activities of daily living in stroke patients. J Back Musculoskelet Rehabil. 31 (6), 1059-1064 (2018).
  11. Xu, D., Dongyan, Y. Clinical study of upper limb intelligent feedback rehabilitation robot combined with conventional rehabilitation therapy to improve upper limb motor function in stroke patients. Chinese J Rehab Med. 28, 11-17 (2018).
  12. Gladstone, D. J., Danells, C. J., Black, S. E. The fugl-meyer assessment of motor recovery after stroke: A critical review of its measurement properties. Neurorehabil Neural Repair. 16 (3), 232-240 (2002).
  13. Fugl-Meyer, A. R., Jääskö, L., Leyman, I., Olsson, S., Steglind, S. The post-stroke hemiplegic patient. 1. A method for evaluation of physical performance. Scand J Rehabil Med. 7 (1), 13-31 (1975).
  14. Vidmar, T., Goljar Kregar, N., Puh, N. Reliability of the modified Ashworth scale after stroke for 13 muscle groups. Arch Phys Med Rehabil. 104 (10), 1606-1611 (2023).
  15. Folstein, M. F., Folstein, S. E., Mchugh, P. R. #34;Mini-mental state". A practical method for grading the cognitive state of patients for the clinician. J Psychiatr Res. 12 (3), 189-198 (1975).
  16. Naghdi, S., Ansari, N. N., Mansouri, K., Hasson, S. A neurophysiological and clinical study of Brunnstrom recovery stages in the upper limb following stroke. Brain Inj. 24 (11), 1372-1378 (2010).
  17. Leung, S. O., Chan, C. C., Shah, S. Development of a Chinese version of the modified Barthel index-- validity and reliability. Clin Rehabil. 21 (10), 912-922 (2007).
  18. Tong, Z. Chinese rehabilitation guidelines for stroke (2011 edition). Chin J Rehabil Theory Pract. 18, 301-318 (2012).
  19. Takebayashi, T., et al. Assessment of the efficacy of reogo-j robotic training against other rehabilitation therapies for upper-limb hemiplegia after stroke: Protocol for a randomized controlled trial. Front Neurol. 9, 730(2018).
  20. Budhota, A., et al. Robotic assisted upper limb training post-stroke: A randomized control trial using combinatory approach toward reducing workforce demands. Front Neurol. 12, 622014(2021).
  21. Mousavi Hondori, H., Khademi, M., Dodakian, L., Cramer, S. C., Lopes, C. V. A spatial augmented reality rehab system for post-stroke hand rehabilitation. Stud Health Technol Inform. 184, 279-285 (2013).
  22. Cipresso, P., Serino, S., Pedroli, E., Gaggioli, A., Riva, G. A virtual reality platform for assessment and rehabilitation of neglect using a kinect. Stud Health Technol Inform. 196, 66-68 (2014).
  23. Avola, D., Cinque, L., Foresti, G. L., Marini, M. R. An interactive and low-cost full body rehabilitation framework based on 3d immersive serious games. J Biomed Inform. 89, 81-100 (2019).
  24. Cordella, F., et al. Hand motion analysis during robot-aided rehabilitation in chronic stroke. J Biol Regul Homeost Agents. 34 (5 Suppl 3), 45-52 (2020).
  25. Airò Farulla, G., et al. Vision-based pose estimation for robot-mediated hand telerehabilitation. Sensors (Basel). 16 (2), 208(2016).
  26. Soekadar, S. R., Witkowski, M., Vitiello, N., Birbaumer, N. An EEG/EOG-based hybrid brain-neural computer interaction (bnci) system to control an exoskeleton for the paralyzed hand. Biomed Tech (Berl). 60 (3), 199-205 (2015).
  27. Zhang, J., Wang, B., Zhang, C., Xiao, Y., Wang, M. Y. An EEG/EMG/EOG-based multimodal human-machine interface to real-time control of a soft robot hand. Front Neurorobot. 13, 7(2019).
  28. Rakhtala, S. M., Ghayebi, R. Real-time control and fabrication of a soft robotic glove by two parallel sensors with mbd approach. Med Eng Phys. 100, 103743(2022).
  29. Tang, X., Xinyu, T. Cloud-based scenario interactive rehabilitation training and assessment system. , (2019).
  30. Park, J. The effect of task-oriented training on the muscle activation of the upper extremity in chronic stroke patients. J Phys Ther Sci. 28 (4), 1384-1386 (2016).
  31. Dongyan, X., Rujin, T., Jue, L., Gang, L., Yulian, Z. Clinical study on the improvement of upper limb motor function in stroke patients by combining upper limb intelligent feedback rehabilitation robot with conventional rehabilitation treatment. J Rehab Med. 28 (02), 11-17 (2018).
  32. Haiyan, Z., Fangchao, W., Jianhua, L., Zhiping, L. Effect of upper limb robot-assisted training on upper limb function in stroke patients. Chinese J Sports Med. 38 (10), 859-863 (2019).
  33. Ichikawa, A., et al. Stimulus-related 20-hz activity of human cortex modulated by the way of presenting hand actions. Neurosci Res. 58 (3), 285-290 (2007).
  34. Zhang, H., Haiyan, Z. The effects of upper limb rehabilitation robot-assisted training on upper limb function in stroke patients. Chinese J Sports Med. 38, 859-863 (2019).

Reprints and Permissions

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

Request Permission

Tags

Upper Limb RehabilitationStroke RecoveryRehabilitation RobotMotor Skills TrainingForce Feedback ControlJoint Range AssessmentInteractive Gaming TherapyPersonalized RehabilitationVirtual Reality RehabilitationHemiplegic Patient Therapy

Related Articles