Roboter-Spiegel-Therapiesystem für die funktionelle Erholung von Hemiplegischen Arme
Summary
Wir entwickelten ein Echtzeit-Spiegel Robotersystem für die funktionelle Erholung von gelähmte Arme mit Hilfe der automatischen Steuerungstechnik, führte eine klinische Studie an gesunden Probanden und bestimmten Aufgaben durch Feedback von Reha-Ärzte. Diese einfache Spiegel Roboter kann mit einem gelähmte Arm effektiv zu Ergotherapie bei Schlaganfall-Patienten angewendet werden.
Abstract
Spiegeltherapie wurde für die funktionelle Wiederherstellung eines hemiplegic Arm nach Schlaganfall als wirksame Beschäftigungstherapie in einem klinischen Umfeld durchgeführt. Es wird durch Hervorrufen einer Illusion durch Verwendung eines Spiegels durchgeführt, als ob der hemiplegic Arm in Echtzeit zu bewegen, während das gesunde Arm bewegt. Es kann Gehirn Neuroplastizität durch die Aktivierung des sensomotorischen Kortex erleichtern. Allerdings hat herkömmliche Spiegeltherapie eine entscheidende Einschränkung, dass der gelähmte Arm ist nicht wirklich zu bewegen. So entwickelten wir eine Echtzeit-2-Achsen-Spiegel Robotersystem als ein einfaches Add-on-Modul für konventionelle Spiegeltherapie eine geschlossene Rückkopplungsmechanismus, der in Echtzeit die Bewegung des hemiplegic Arm ermöglicht. Wir haben 3 Attitude and Heading Reference System Sensoren, 2 bürstenlose Gleichstrommotoren für Ellbogen und Handgelenken und exoskeletal Rahmen. In einer Machbarkeitsstudie auf sechs gesunden Probanden, Roboterspiegeltherapie war sicher und machbar. Wir weiteren ausgewählten Aufgaben, die für Tätigkeiten von daily leben von Rehabilitation Ärzte Ausbildung durch Feedback. Eine chronische Schlaganfallpatienten zeigten eine Verbesserung in der Fugl-Meyer-Bewertungsskala und Ellbogen Flexorspastizität nach einer 2-wöchigen Anwendung des Spiegels Robotersystem. Robotic Spiegeltherapie proprioceptive Eingang des sensorischen Kortex erhöhen können, die in Neuroplastizität und funktionelle Erholung von hemiplegic Waffen als wichtig angesehen wird. Der Spiegel Robotersystem präsentiert hier leicht effektiv entwickelt und genutzt werden kann Ergotherapie voranzutreiben.
Introduction
Bei Patienten mit Schlaganfall, Dysfunktion eines gelähmte Arm hat lähmende Wirkung. Die Fähigkeit bimanuellen Aktivitäten auszuführen ist von wesentlicher Bedeutung für das tägliche Leben, aber funktionelle Defizit eines gelähmte Arm bleibt oft noch ein paar Jahre nach Beginn des Schlaganfalls. Unter den verschiedenen Trainingsprogrammen im Krankenhaus, eine Übung, die Beweglichkeit oder passive Wiederholung zu erhöhen, einfache Aufgaben nur geringe Auswirkungen auf die funktionelle Erholung von einem gelähmte Arm haben. Aus diesem Grund, die Ausbildung von sinnvollen Aufgaben im Zusammenhang mit Aktivitäten des täglichen Lebens (ADL) wurde Ergotherapie in Krankenhäusern angewendet.
Die Auswirkungen der Spiegeltherapie wurden 1-4 von früheren Studien in der Neurorehabilitation unter Beweis gestellt. Spiegeltherapie wird durch Hervorrufen einer Illusion durch die Verwendung eines Spiegels durchgeführt, als ob der hemiplegic Arm in Echtzeit zu bewegen, während das gesunde Arm bewegt. Es kann Gehirn Neuroplastizität durch die Aktivierung des sensomotorischen Kortex 1 erleichtern. So motor Leistung und Funktion des gelähmte Arm kann verbessert werden. Allerdings hat herkömmliche Spiegeltherapie eine entscheidende Einschränkung, dass der gelähmte Arm ist nicht wirklich zu bewegen.
Daher entwickelten wir eine Echtzeit-2-Achsen-Spiegel Robotersystem als einfaches Zusatzmodul zu herkömmlichen Spiegeltherapie, geschlossenen Rückkopplungsmechanismus verwendet wird. Dies kann propriozeptiven Eingang an den sensorischen Kortex vermitteln, die in neuroplasticity und funktionellen Wiederherstellung eines gelähmten Armes wichtig angesehen wird (1 und 2) 5-7.
Protocol
Representative Results
Discussion
Das primäre Ziel dieser Studie war es, ein Echtzeit-Spiegel Robotersystem für die funktionelle Wiederherstellung eines gelähmten Armes unter Verwendung eines automatischen Steueralgorithmus zu entwickeln. Die Wirkung von robotergestützten Therapie auf langfristige Erholung der oberen Gliedmaßen Beeinträchtigung nach Schlaganfall wurde in früheren Studien 12, und verschiedene Arten von Arm Roboter wurden 13-20 eingeführt als vorteilhaft erwiesen. Frühere Studien der oberen Extremität Robot…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Diese Arbeit wurde durch das Gehirn Fusion-Programm von der Seoul National University (800-20120444) und dem Interdisziplinären Forschungsinitiativen Programm von College of Engineering und College of Medicine, Seoul National University (800-20150090) unterstützt.
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 |
Riferimenti
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