Une machine à interface humaine Intégration de capteurs à faible coût avec un système de stimulation neuromusculaire électrique pour post-AVC Solde Réhabilitation

Résumé

Une nouvelle interface homme-machine à faible coût pour un système interactif de rééducation de l’équilibre post-AVC est présentée dans cet article. Le système intègre des capteurs prêts à l’emploi à faible coût vers un paradigme d’électrothérapie piloté volontairement. L’interface du logiciel de preuve de concept est démontrée sur des volontaires en bonne santé.

Résumé

Un AVC est causé quand une artère transportant le sang du cœur vers une zone dans le cerveau éclate ou un caillot obstrue le flux sanguin vers le cerveau empêchant ainsi l'apport d'oxygène et de nutriments. Environ la moitié des survivants d'un AVC sont laissés avec un certain degré d'invalidité. Des méthodologies innovantes pour neuroréadaptation réparatrice sont nécessaires de toute urgence pour réduire l'invalidité à long terme. La capacité du système nerveux à réorganiser sa structure, la fonction et les connexions en réponse à des stimuli intrinsèques ou extrinsèques est appelée neuroplasticité. Neuroplasticité est impliqué dans la post-AVC troubles fonctionnels, mais aussi dans la réhabilitation. changements neuroplastiques bénéfiques peuvent être facilitées avec l'électrothérapie non-invasive, comme la stimulation neuromusculaire électrique (NMES) et la stimulation électrique sensorielle (SES). NMES implique une stimulation électrique coordonnée des nerfs moteurs et des muscles pour les activer avec des impulsions courtes continues de courant électrique tandis que SES involves stimulation des nerfs sensoriels en courant électrique entraînant des sensations qui varient d'une peine perceptible à très désagréable. Ici, la participation corticale active dans les procédures de réhabilitation peut être facilitée par la conduite du électrothérapie non-invasive avec biosignaux (électromyogramme (EMG), électroencéphalogramme (EEG), électrooculogramme (EOG)) qui représentent perception active et des efforts simultanés volition. Pour atteindre cet objectif dans un contexte de ressources limitées, par exemple, dans les pays à faible revenu et à revenu intermédiaire, nous présentons un faible coût-machine-interface humaine (HMI) en tirant parti des progrès récents dans la technologie de capteur de jeu vidéo off-the-shelf. Dans cet article, nous discutons de l'interface du logiciel open-source qui intègre des capteurs à faible coût off-the-shelf pour biofeedback visuo-auditive avec électrothérapie non-invasive pour aider le contrôle postural pendant la rééducation de l'équilibre. Nous démontrons la preuve de concept sur des volontaires sains.

Introduction

Un épisode de dysfonctionnement neurologique causé par cérébrale focale, de la moelle, ou un infarctus rétinien est appelé AVC ^1. L' AVC est un problème de santé mondial et quatrième principale cause d'invalidité dans le monde entier ^1. Dans des pays comme l' Inde et la Chine, les deux pays les plus peuplés du monde, le handicap neurologique due à un AVC est étiqueté comme épidémie cachée ^2. Une des complications médicales les plus courantes après un accident vasculaire cérébral sont les chutes avec une incidence déclarée de jusqu'à 73% dans le post-AVC première année ^3. La chute post-AVC est multifactoriell....

Protocole

Remarque: Le pipeline logiciel HMI a été développé sur la base disponible gratuitement le logiciel open-source et hors-the-shelf capteurs de jeux vidéo à faible coût (détails disponibles à: https://team.inria.fr/nphys4nrehab/software/ et https: //github.com/NeuroPhys4NeuroRehab/JoVE). Le pipeline de logiciel HMI est prévu pour la collecte de données au cours d' une tâche de portée fonctionnelle modifiée (mFRT) ²¹ dans une plate - forme de jeu en fonction VR pour la thérapie de l' équilibre visuomoteur (VBT) ^8.

La figure 2a montre la configuration de diagnostic de suivi d'oeil où les carac....

Résultats

La figure 4 montre les caractéristiques du regard des yeux qui ont été extraites hors ligne pour la quantification d'une performance valides lors d' une tâche de poursuite lisse. Les caractéristiques suivantes ont été extraits comme indiqué dans le tableau 1:

Caractéristique 1 = écart en pourcentage entre la position cible du stimulus et le barycentre des points de fixation des partici.......

Discussion

Un outil à faible coût cliniquement valide simple à utiliser, pour le mouvement et l'équilibre thérapeutique sera un changement de paradigme pour neuroréadaptation dans un milieu à faibles ressources. Il est susceptible d'avoir un impact social très élevé puisque les troubles neurologiques comme les accidents vasculaires cérébraux augmenter considérablement à l' avenir en raison du vieillissement de la population mondiale ^2. Il est, par conséquent, un besoin urgent de tirer parti de systèmes physi.......

Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article

Nom	Entreprise	Numéro de catalogue	Commentaires
Stimulateur NMES	Vivaltis, France	PhenixUSBNeo	Stimulateur NMES avec capteur EMG (Figure 2b)
Balance Board	Nintendo, États-Unis	Wii Balance Board	Balance Board (Figure 2b)
Motion Capture	Microsoft, États-Unis	XBOX-360 Kinect	Motion Capture (Figure 2b)
Eye Tracker  ;	Eye Tribe	The Eye Tribe	SmartEye Tracker (Figure 2a)
Système d’acquisition de données EEG	Emotiv, Australie	Casque EEG sans fil Emotiv Neuroheadset (Figure 2b)
Électrode passive EEG	Olimex	EEG-PE	EEG électrode passive pour EOG et références (nombre de 6) (Figure 2b)
Électrode active EEG	Olimex	EEG-AE	EEG (nombre de 10) (Figure 2b)
Ordinateur avec écran PC	Traitement des		et retour visuel (Figure 2)
Logiciels, électrodes EMG, électrodes NMES et câbles

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