Système de thérapie robotique Miroir pour la récupération fonctionnelle des bras hémiplégique
Summary
Nous avons développé un système de robot de miroir en temps réel pour la récupération fonctionnelle des armes hémiplégiques en utilisant la technologie de contrôle automatique, mené une étude clinique sur des sujets sains et des tâches déterminées grâce à la rétroaction des médecins de réadaptation. Ce robot simple miroir peut être appliquée efficacement à l'ergothérapie chez les patients victimes d'AVC avec un bras hémiplégique.
Abstract
thérapie par le miroir a été réalisée en ergothérapie efficace dans un contexte clinique pour la récupération fonctionnelle d'un bras hémiplégique après un AVC. Elle est réalisée en provoquant une illusion grâce à l'utilisation d'un miroir comme si le bras hémiplégique se déplace en temps réel tout en déplaçant le bras sain. Elle peut faciliter le cerveau neuroplasticité par l'activation du cortex sensori. Cependant, la thérapie de miroir classique a une limitation critique en ce que le bras hémiplégique ne sont pas réellement en mouvement. Ainsi, nous avons développé un système de robot de miroir 2 axes en temps réel comme un module simple add-on pour la thérapie du miroir classique en utilisant un mécanisme de rétroaction fermée, ce qui permet le mouvement en temps réel du bras hémiplégique. Nous avons utilisé 3 Attitude et capteurs de cap du système de référence, 2 moteurs DC sans balais pour le coude et les articulations du poignet, et des cadres exosquelette. Dans une étude de faisabilité sur 6 sujets sains, la thérapie du miroir robotique était sûr et faisable. Nous avons choisi d'autres tâches utiles pour les activités de daily vivre la formation grâce à la rétroaction des médecins de réadaptation. Un patient d'AVC chronique a montré une amélioration dans l'échelle d'évaluation de Fugl-Meyer et le coude fléchisseur spasticité après une application de 2 semaines du système de robot de miroir. thérapie par le miroir robotisé peut améliorer la proprioception du cortex sensoriel, qui est considéré comme étant important dans la neuroplasticité et la récupération fonctionnelle des bras hémiplégiques. Le système de robot de miroir présenté ici peut être facilement développé et utilisé de façon efficace pour faire avancer l'ergothérapie.
Introduction
Pour les patients atteints d'accident vasculaire cérébral, le dysfonctionnement d'un bras hémiplégique a effet débilitant. La capacité d'effectuer des activités bimanuelles est essentielle à la vie quotidienne, mais déficit fonctionnel d'un bras hémiplégique reste souvent même quelques années après apparition de l'AVC. Parmi les différents programmes de formation à l'hôpital, un exercice pour augmenter l'amplitude de mouvement ou la répétition passive des tâches simples ont peu d'effet sur la récupération fonctionnelle d'un bras hémiplégique. Pour cette raison, la formation des tâches significatives liées aux activités de la vie quotidienne (AVQ) a été appliquée à l'ergothérapie dans les hôpitaux.
Les effets de la thérapie du miroir ont été prouvés par des études antérieures dans neuroréadaptation 1-4. thérapie par le miroir est réalisée en provoquant une illusion grâce à l'utilisation d'un miroir comme si le bras hémiplégique se déplace en temps réel tout en déplaçant le bras sain. Elle peut faciliter le cerveau synaptique par l' activation du cortex sensori – 1. Ainsi, motola puissance et la fonction du bras hémiplégique r peuvent être améliorées. Cependant, la thérapie de miroir classique a une limitation critique en ce que le bras hémiplégique ne sont pas réellement en mouvement.
Par conséquent, nous avons développé un système de robot de miroir 2 axes en temps réel comme un module simple add-on à la thérapie du miroir classique, en utilisant un mécanisme de rétroaction fermée. Cela peut donner l' entrée proprioceptive au cortex sensoriel, qui est considéré comme important dans la neuroplasticité et la récupération fonctionnelle d'un bras hémiplégique (figures 1 et 2) 5-7.
Protocol
Representative Results
Discussion
Le but principal de cette étude était de développer un système de robot de miroir en temps réel pour la récupération fonctionnelle d'un bras hémiplégique en utilisant un algorithme de contrôle automatique. L'effet de la thérapie assistée par robot sur la récupération à long terme du membre supérieur après un AVC dépréciation a été prouvé bénéfique dans les études précédentes 12, et divers types de robots à bras ont été introduits 13-20. Toutefois, des ét…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Ce travail a été soutenu par le programme Fusion cerveau de Séoul National University (800-20120444) et le Programme d'initiatives de recherche interdisciplinaire du College of Engineering et du Collège de médecine, Université nationale de Séoul (800-20150090).
Materials
| LabVIEW | National Instruments | System design software | |
| 24V power supply | XP Power | MHP1000PS24 24V | Any 24V power supply should do |
| AHRS sensor receiver | E2box | EBRF24GRCV | |
| AHRS sensors | E2box | EBIMU-9DOFV2 | You will need total 3 sensors. Any AHRS sensors will do |
| EC90 flat motor module | Maxon | 323772 + 223094 + 453231 | Any geared motor with higher than 30Nm should do. (For our custom machined parts, you will need these particular flat motor and gear module, but the gear ratio and encoder may vary) |
| EC45 flat motor module | Maxon | 397172 | Any geared motor with higher than 10Nm should do (For our custom machined parts, you should use the same gear module but the gear ratio, motor, and encoder may vary) |
| EPOS2 70/10 controller | Maxon | 375711 | This can be replaced with EPOS 24/5 controller |
| EPOS2 24/5 controller | Maxon | 367676 | |
| Connector and cable set | Maxon | 381405 + 384915 + 275934 + 354045 | You can also make these cables. Connectors and corresponding wire info can be found in "300583-Hardware-Reference-En.pdf" and "300583-Cable-Starting-Set-En.pdf" |
| Coupling- Oldham, Set Screw Type | Misumi | MCORK30-10-12 | Type may vary |
| Coupling- High Rigidity, Oldham, Set Screw Type |
Misumi | MCOGRK34-12-12 | Type may vary |
| Shaft Collars | Misumi | SCWDM10-B | You will need 4 sets |
| Shaft Collars | Misumi | SDBJ10-8 | You will need 2 sets |
| Precision Linear Shaft | Misumi | PSSFG10-200 | Any straight 10mm diameter shaft with at least 200mm length should do |
| Bearings with housings | Misumi | BGRAB6801ZZ | |
| Elbow motor force dispersion shaft | custom machined | 3D CAD | |
| Lower elbow support | custom machined | Part Drawings | |
| Elbow rooftop frame | custom machined | Part Drawings | |
| Support wall | custom machined | Part Drawings | You will need 2 frames. |
| Elbow coupling hollow cylinder cover | custom machined | Part Drawings | |
| Wrist motor force dispersion shaft | custom machined | Part Drawings | |
| Wrist rooftop frame | custom machined | Part Drawings | |
| Upper wrist coupling hollow cylinder cover | custom machined | Part Drawings | |
| Lower wrist coupling hollow cylinder cover | custom machined | Part Drawings | |
| Joint movement limiter | custom machined | Part Drawings | |
| Handle | 3D printed | Part Drawings | |
| Upper elbow support | 3D printed | Part Drawings | |
| Friction reduction ring | 3D printed | Part Drawings | |
| Acrylic mirror | custom laser cutting | Part Drawings | |
| Task table | custom machined | Part Drawings | |
| Silicone sponge | |||
| DOF limiter | 3D printed | Part Drawings | |
| DOF limiter lid | 3D printed | Part Drawings | |
| Healthyarm handle | 3D printed | Part Drawings | |
| Ball rollers – Press fit | Misumi | BCHA18 | |
| Goalpost | 3D printed | Part Drawings | |
| Circle trace | 3D printed | Part Drawings | |
| Angled assist | 3D printed | Part Drawings | Optional |
| Curved assist | 3D printed | Part Drawings | Optional |
| Plain assist | 3D printed | Part Drawings | Optional |
| Task board | custom laser cutting | Part Drawings |
References
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