Sistema de terapia robótica Espejo para la recuperación funcional de armas hemipléjica
Summary
Hemos desarrollado un sistema de robot espejo en tiempo real para la recuperación funcional de los brazos hemipléjicos utilizando tecnología de control automático, llevó a cabo un estudio clínico en sujetos sanos, y las tareas determinadas a través de la retroalimentación de los médicos de rehabilitación. Este robot simple espejo se puede aplicar de manera efectiva a la terapia ocupacional en pacientes con accidente cerebrovascular con un brazo hemipléjico.
Abstract
terapia del espejo se ha realizado como la terapia ocupacional eficaz en un entorno clínico para la recuperación funcional de un brazo hemipléjica después del accidente cerebrovascular. Se lleva a cabo mediante la obtención de una ilusión a través del uso de un espejo como si el brazo hemipléjica se está moviendo en tiempo real mientras se mueve el brazo sano. Puede facilitar la neuroplasticidad del cerebro a través de la activación de la corteza sensoriomotora. Sin embargo, la terapia de espejo convencional tiene una limitación fundamental en la que el brazo hemipléjica no se está moviendo realmente. Por lo tanto, hemos desarrollado un sistema de robot espejo de 2 ejes en tiempo real como un simple módulo add-on para la terapia del espejo convencional usando un mecanismo de retroalimentación cerrado, lo que permite el movimiento en tiempo real del brazo hemipléjico. Utilizamos 3 Actitud y Rumbo sensores del sistema de referencia, motores de corriente continua sin escobillas 2 para el codo y articulaciones de la muñeca, y los marcos exoesqueléticas. En un estudio de viabilidad en 6 sujetos sanos, la terapia del espejo robótica era seguro y factible. Hemos seleccionado más tareas útiles para las actividades de daiLy formación a través de la retroalimentación de los médicos de rehabilitación viviente. Un paciente con ictus crónico mostró mejoría en la escala de evaluación de Fugl-Meyer y el codo flexor de la espasticidad después de una aplicación de 2 semanas de duración del sistema de robot espejo. terapia del espejo robótica puede mejorar información propioceptiva a la corteza sensorial, que se considera que es importante en la neuroplasticidad y la recuperación funcional de los brazos hemipléjicos. El sistema de robot espejo presentado en este documento puede ser fácilmente desarrollado y utilizado con eficacia para avanzar en la terapia ocupacional.
Introduction
Para los pacientes con accidente cerebrovascular, disfunción de un brazo hemipléjico ha debilitante efecto. La capacidad de realizar actividades bimanuales es esencial para la vida diaria, pero el déficit funcional de un brazo hemipléjico a menudo permanece incluso unos pocos años después de la aparición del accidente cerebrovascular. Entre los diversos programas de formación en el hospital, un ejercicio para aumentar el rango de movimiento o de la repetición pasiva de tareas simples tienen poco efecto sobre la recuperación funcional de un brazo hemipléjico. Por esta razón, la formación de tareas significativas relacionadas con las actividades de la vida diaria (AVD) se ha aplicado a la terapia ocupacional en hospitales.
Los efectos de la terapia del espejo fueron probados por estudios anteriores en neurorrehabilitación 1-4. terapia del espejo se lleva a cabo mediante la obtención de una ilusión a través del uso de un espejo como si el brazo hemipléjica se está moviendo en tiempo real mientras se mueve el brazo sano. Puede facilitar la neuroplasticidad cerebro por la activación de la corteza sensitivomotora 1. Por lo tanto, motopotencia r y la función del brazo hemipléjica se pueden mejorar. Sin embargo, la terapia de espejo convencional tiene una limitación fundamental en la que el brazo hemipléjica no se está moviendo realmente.
Por lo tanto, hemos desarrollado un sistema de robot espejo de 2 ejes en tiempo real como un simple módulo de complemento a la terapia del espejo convencional, utilizando el mecanismo de retroalimentación cerrado. Esto puede transmitir información propioceptiva a la corteza sensorial, que se considera importante en la plasticidad neuronal y la recuperación funcional de un brazo hemipléjica (Figuras 1 y 2) 5-7.
Protocol
Representative Results
Discussion
El propósito principal de este estudio fue desarrollar un sistema de robot espejo en tiempo real para la recuperación funcional de un brazo hemipléjica mediante un algoritmo de control automático. El efecto de la terapia asistida por robot en la recuperación a largo plazo de deterioro de las extremidades superiores después del accidente cerebrovascular fue probado beneficioso en estudios previos 12, y varios tipos de robots de brazo se han introducido 13-20. Sin embargo, los estudios anterior…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Este trabajo fue apoyado por el Programa de Fusión Cerebro de la Universidad Nacional de Seúl (desde 800 hasta 20.120.444) y el Programa de Iniciativas de Investigación Interdisciplinaria de la Facultad de Ingeniería y la Facultad de Medicina de la Universidad Nacional de Seúl (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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