개선 된 다기능 보철 제어를위한 구조적 재활 프로토콜 : 사례 연구

Summary

As prosthetic development moves towards the goal of natural control, harnessing amputees’ inherent ability to learn new motor skills may enable proficiency. This manuscript describes a structured rehabilitation protocol, which includes imitation, repetition, and reinforcement learning strategies, for improved multifunctional prosthetic control.

Abstract

로봇 시스템의 발전은 다기능 움직임을 생성 할 수 있습니다 상지에 대한 보철 초래했다. 그러나, 이러한 정교한 시스템은 복잡한 제어 방식을 배울 수 상지 절단 수술을 필요로한다. 인간은 모방과 다른 학습 전략을 통해 새로운 움직임을 배울 수있는 능력을 가지고있다. 이 프로토콜은 모방, 반복 및 강화 학습을 포함하며,이 방법은 다기능 인공 제어를 개선 할 수 있는지를 평가하는 것을 목표로 체계적인 재활 방법을 설명합니다. 이 인공 사용 경험 4 년, 팔꿈치 수족 왼쪽 아래,이 사례 연구에 참여했다. 사용되는 보철물은 손목 회전 미켈란젤로 손, 그리고 손의 움직임을 더 조합을 허용 손목 굴곡 및 확장의 추가 된 기능. 참가자의 사우 샘프 턴 손 평가 절차 점수는 구조화 된 훈련 다음 58-71 향상. 이 제안이 IMIT의 구조화 된 훈련 프로토콜ATION, 반복과 보강 새로운 의수 학습을 제어하는​​ 역할을 가질 수있다. 큰 임상 연구는 그러나 이러한 결과를 지원하기 위해 필요합니다.

Introduction

절단 장애인의 손 기능을 대체하는 것은 어려운 노력이다. 고도로 숙련 된 손의 움직임을 조정하는 것은 타고난 능력이 아니며, 개발 학습의 인간의 년이 걸린다. ^1-5 손의 외상 손실 후, 보철 방법으로이 기능은 사소한 일이 아니다 복제 및 지속적인 학습의 기간이 필요할 수 있습니다 .

보철 디자인과 제어를위한 인터페이스 방법은 자연적인 방식으로 다기능 컨트롤을 목표로, 급속한 기술 혁신이 적용됩니다. 이러한 제어 시스템의 복잡성은 절단 수술을 위해 더 많은 기능을 제공하기 위해 실질적으로 증가 ^6. 이러한 시스템의 정확한 제어를 보장하기 위해, 새로운 기술의 포기를 줄이기 위해, 적절한 교육이 확립 될 필요가있다. 이것은 그것이 절단 수술 '고유 학습 전략에 기초하는 경우보다 성공 가능성이 높다.

비전 제작시 중요한 역할을 할 수있다손의 움직임의 arning. 행동 연구는 다른 사람 ^(7)의 행동을 관찰 또는 시각적 ^8을 사용하여 해당을 보여, 수 바디 개인 배우고 새로운 움직임을 좌표입니다. 관찰, 이해와 관찰 활동의 실행 과정을 통해, 개인은 다른 사람의 행동을 모방 할 수 있습니다. 미러 뉴런 시스템 (MNS)를 포함 할 수있는 특정 두피 네트워크는,이 기능의 기초가 추정되며, 의족을 제어하는 역할을 가질 수있다. ^9-11

모방의 역할은 단지 이미 본 한 조치를 실행에 한정되지 않고, 함께 MNS와, 아직 관찰하지만, 관찰자의 모터 repetoire에서 추정되지 않은 운동의 실행을 허용하지 않을 수 있습니다. ¹² 사실, 모방은 필요하지 않을 수 있습니다 경험과 정교한 행동으로 이어질 타고난 능력,하지만 시간이 지남에 따라 운동 능력의 accruement을합니다. ¹³ 일이단지 그들을 상상 이상 행동을 관찰 rength는, 새로운 작업을 학습 개선하는 것으로 나타났다. ⁽¹⁴⁾ 따라서, 모방 훈련 절단 수술에 대한 실용적인 접근 할 수있다, 증거가 재활 설정에서 목표, 목표 감독 과정 ¹⁵ 그것을 알 수 있듯이 유용한 의수 기능을 가능하게한다.

재활 연구가 개별적으로 이러한 인공 손의 가상 시뮬레이션 등의 시각적 단서는, 재활 훈련 도중 절단 수술을 촉진하는 것으로 나타났습니다. ⁽¹⁶⁾ 또한, 차단 패러다임에서 실시 반복 사용은 상단 사지 보철의 빠른 학습을 가능하게하는 것으로 나타났다 가상 시뮬레이션은 근 전위 장치를 제어의 작동이 몸 있으므로 사용자의 인공 손의 실시간 제어와 같은 동일하게 효과가 입증 된 ¹⁷ 동안 제어 할 수 있습니다. 표준화 된 결과 측정을 사용하여 절단 수술에 ¹⁸ 미치는 영향은 명확하지 않다. 마지막으로, 여기서 상지 ampu을위한 프로토콜테이션 훈련은 인공 제어의 학습 모방의 역할이 명시 적으로 설명되지 않는, 존재한다. ^{(19, 20)}

모조품의 사용은 반복과 보강재와 조합하여, 구조화 된 교육 프로그램의 일부로서 다기능 제어 보철의 학습에 긍정적 인 영향을 미치는 경우에 본 연구는 이해를 목적으로한다.

다기능 인공 손을 사용하도록 훈련 된 요골 수족의 경우 보고서는 여기에있다 제시. 참가자는 이전에 기존의 근 전위 보철 운영에 익숙해 져 있었다. 건강한 논증의 모방이나 간단한 컴퓨터 시각적 피드백의 형태로 모두 시각적 단서를 사용하여 수족 신속하게 그의 새로운 장치의 처리를 개선.

Protocol

지역 연구 윤리위원회가 승인 한이 연구는, 헬싱키 선언에 따라 실시 하였다. 이 연구는 참가자 자발적으로 연구에 참여하고 정보를, 서면 동의에 의해 자신의 참여를 확인하는 결정을 무게를하는 시간을 허용, 이전에 시작되기 참가자에 대한 모든 상세하게 설명했다. 참고 : 한 사람, 세 27년는 연구에 참여했다. 참가자는 숙련 된 사용자 (4 년 총 보철물을 사용), 정상 시력을…

Representative Results

테스트 8 개월 전에 임상 직원에 의해 측정했을 때 그의 일상 보철물과 참가자의 기준 SHAP 성능은 81이었다. (100)의 SHAP 점수는 수 바디 손 기능을 나타냅니다. 24 참가자가 고급 보철물 제어 시스템과 순진한 세션 동안 58의 전체 SHAP 점수를 얻었습니다. 그러나 3 개월 후 새로운 시스템에 더 이상의 상호 작용, 옆으로 구조화 된 훈련에서, 참가자는 같은 고급 시스템 (표 2)와 (71)?…

Discussion

우리의 연구 결과는 구조 훈련을 하나의 세션에서 다기능 인공 손의 컨트롤을 향상 도움 것을이 연구에서 참여자에 대한 제안한다. 여기에 사용되는 구조화 된 프로그램은 참가자가 자신의 기존의 인공 손으로 완료 할 수 없음을 모방, 반복과 손의 움직임의 강화의 조합이었다.

참가자 SHAP 시험에서 그의 전통적인 보철물 높은 얻었하지만, 그는 통상적 15개월의 기간에 걸쳐 …

Materials

Michelangelo Hand	Otto Bock Healthcare Products GmbH, A	8E500=L-M
AxonRotation	Otto Bock Healthcare Products GmbH, A	9S503
Wrist Flexor	Otto Bock Healthcare Products GmbH, A	–	prototype unit
AxonMaster	Otto Bock Healthcare Products GmbH, A	13E500
Electrode	Otto Bock Healthcare Products GmbH, A	13E200=50AC
ScissorFenceElectrodeCarrier	Otto Bock Healthcare Products GmbH, A	–	prototype unit
Acquisition Software	Otto Bock Healthcare Products GmbH, A	–	prototype unit
Carbon shaft	Otto Bock Healthcare Products GmbH, A	–	prototype unit