نظام العلاج الروبوتية مرآة للانتعاش وظيفية للأسلحة مفلوج
Summary
وضعنا في الوقت الحقيقي نظام مرآة الروبوت لالانتعاش وظيفية من الأسلحة مفلوج باستخدام تكنولوجيا التحكم الآلي، وإجراء دراسة سريرية على الأصحاء، والمهام المحددة من خلال ردود الفعل من الأطباء إعادة التأهيل. هذه المرآة روبوت بسيط يمكن تطبيقها بشكل فعال في العلاج الوظيفي في مرضى السكتة الدماغية مع ذراع مفلوج.
Abstract
وقد تم تنفيذ العلاج مرآة كعلاج المهني الفعال في عملية إعداد سريرية للتعافي وظيفي للذراع مفلوج بعد السكتة الدماغية. ويجري ذلك من خلال إجبارهم على الوهم من خلال استخدام المرآة وكأن الذراع مفلوج يتحرك في الوقت الحقيقي أثناء تحريك الذراع صحي. ويمكن أن تسهل المرونة العصبية في الدماغ من خلال تفعيل القشرة الحسية. ومع ذلك، والعلاج مرآة التقليدية وجود قيود حاسما في أن الذراع مفلوج لا تتحرك في الواقع. وبالتالي، وضعنا في الوقت الحقيقي 2-محور نظام مرآة الروبوت وحدة نمطية بسيطة إضافة على لعلاج مرآة التقليدية باستخدام آلية التغذية المرتدة مغلقة، والتي تمكن الحركة في الوقت الحقيقي من الذراع مفلوج. كنا 3 موقف ومداخل أجهزة الاستشعار النظام المرجعي، 2 فرش العاصمة المحركات لالكوع والمفاصل المعصم، وإطارات خارج الهيكل. في دراسة جدوى حول 6 الأصحاء، كان العلاج مرآة الروبوتية آمنا وممكنا. اخترنا مزيد من المهام المفيدة للأنشطة دايلاي التدريب من خلال ردود الفعل من الأطباء تأهيل الحية. وأظهر السكتة الدماغية المريض المزمن التحسن في مقياس تقييم Fugl ماير والكوع التشنج المثنية بعد تطبيق 2-أسبوع من نظام مرآة الروبوت. العلاج مرآة الروبوتية قد يؤدي إلى تعزيز مساهمة المخصوص إلى القشرة الحسية، والتي تعتبر مهمة في المرونة العصبية والانتعاش وظيفية من الأسلحة مفلوج. نظام مرآة الروبوت المقدمة هنا يمكن تطويرها بسهولة والاستفادة منها بشكل فعال في دفع عجلة العلاج المهني.
Introduction
للمرضى الذين يعانون من السكتة الدماغية، وخلل في ذراع مفلوج قد يضعف تأثير. القدرة على أداء الأنشطة باليدين ضرورية للحياة اليومية، ولكن عجز وظيفي للذراع مفلوج غالبا ما يبقى حتى بضع سنوات بعد الإصابة بالسكتة الدماغية. ومن بين البرامج التدريبية المختلفة في المستشفى، تمرين لزيادة مدى الحركة أو التكرار السلبي من مهام بسيطة يكون لها أثر يذكر على الانتعاش وظيفية من ذراع مفلوج. لهذا السبب، وقد تم تطبيق التدريب من المهام ذات مغزى المتصلة بأنشطة الحياة اليومية (ADLS) إلى العلاج الوظيفي في المستشفيات.
وقد ثبت أن آثار العلاج مرآة من الدراسات السابقة في neurorehabilitation 1-4. ويجري علاج المرآة من خلال إجبارهم على الوهم من خلال استخدام المرآة وكأن الذراع مفلوج يتحرك في الوقت الحقيقي أثناء تحريك الذراع صحي. ويمكن أن تسهل المرونة العصبية في الدماغ عن طريق تفعيل الحسية القشرة 1. وهكذا، الدراجات الناريةويمكن تحسين قوة ص وظيفة الذراع مفلوج. ومع ذلك، والعلاج مرآة التقليدية وجود قيود حاسما في أن الذراع مفلوج لا تتحرك في الواقع.
لذلك، وضعنا في الوقت الحقيقي 2-محور نظام مرآة الروبوت وحدة نمطية بسيطة، إضافة إلى العلاج مرآة التقليدية، وذلك باستخدام آلية التغذية المرتدة مغلقة. هذا قد ينقل مدخلات المخصوص إلى القشرة الحسية، والتي تعتبر مهمة في المرونة العصبية والانتعاش وظيفية من ذراع مفلوج (الشكلان 1 و 2) 5-7.
Protocol
Representative Results
Discussion
وكان الغرض الرئيسي من هذه الدراسة هو تطوير في الوقت الحقيقي نظام مرآة الروبوت للتعافي وظيفي للذراع مفلوج باستخدام خوارزمية التحكم الآلي. وقد ثبت أن تأثير العلاج بمساعدة الروبوت على التعافي على المدى الطويل من ضعف العلوي أطرافهم بعد السكتة الدماغية مفيدة في الدراسا?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
وأيد هذا العمل من قبل الجامعة الوطنية الدماغ برنامج فيوجن سول (800-20120444) وبرنامج مبادرات البحوث متعددة التخصصات من كلية الهندسة وكلية الطب، جامعة سيول الوطنية (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
- Hamzei, F., et al. Functional plasticity induced by mirror training: the mirror as the element connecting both hands to one hemisphere. Neurorehabil Neural Repair. 26 (5), 484-496 (2012).
- Thieme, H., Mehrholz, J., Pohl, M., Behrens, J., Dohle, C. Mirror therapy for improving motor function after stroke. Cochrane Database Syst Rev. 3, CD008449 (2012).
- Dohle, C., et al. Mirror therapy promotes recovery from severe hemiparesis: a randomized controlled trial. Neurorehabil Neural Repair. 23 (3), 209-217 (2009).
- Pervane Vural, S., Nakipoglu Yuzer, G. F., Sezgin Ozcan, D., Demir Ozbudak, S., Ozgirgin, N. Effects of Mirror Therapy in Stroke Patients With Complex Regional Pain Syndrome Type 1: A Randomized Controlled Study. Arch Phys Med Rehabil. 97 (4), 575-581 (2016).
- De Santis, D., et al. Robot-assisted training of the kinesthetic sense: enhancing proprioception after stroke. Front Hum Neurosci. 8, 1037 (2015).
- Smorenburg, A. R., Ledebt, A., Deconinck, F. J., Savelsbergh, G. J. Practicing a matching movement with a mirror in individuals with spastic hemiplegia. Res Dev Disabil. 34 (9), 2507-2513 (2013).
- Semrau, J. A., Herter, T. M., Scott, S. H., Dukelow, S. P. Robotic identification of kinesthetic deficits after stroke. Stroke. 44 (12), 3414-3421 (2013).
- Niku, S. Chapter 4, Dynamic Analysis and Forces. Introduction to Robotics: Analysis, Systems, Applications. , (2001).
- Sanford, J., Moreland, J., Swanson, L. R., Stratford, P. W., Gowland, C. Reliability of the Fugl-Meyer assessment for testing motor performance in patients following stroke. Phys Ther. 73 (7), 447-454 (1993).
- Bohannon, R. W., Smith, M. B. Interrater reliability of a modified Ashworth scale of muscle spasticity. Phys Ther. 67 (2), 206-207 (1987).
- Shah, S., Vanclay, F., Cooper, B. Improving the sensitivity of the Barthel Index for stroke rehabilitation. J Clin Epidemiol. 42 (8), 703-709 (1989).
- Lo, A. C., et al. Robot-assisted therapy for long-term upper-limb impairment after stroke. N Engl J Med. 362 (19), 1772-1783 (2010).
- Ho, N. S., et al. An EMG-driven exoskeleton hand robotic training device on chronic stroke subjects: task training system for stroke rehabilitation. IEEE Int Conf Rehabil Robot. , 5975340 (2011).
- Hesse, S., Schulte-Tigges, G., Konrad, M., Bardeleben, A., Werner, C. Robot-assisted arm trainer for the passive and active practice of bilateral forearm and wrist movements in hemiparetic subjects. Arch Phys Med Rehabil. 84 (6), 915-920 (2003).
- Lum, P. S., et al. MIME robotic device for upper-limb neurorehabilitation in subacute stroke subjects: A follow-up study. J Rehabil Res Dev. 43 (5), 631-642 (2006).
- Yang, C. L., Lin, K. C., Chen, H. C., Wu, C. Y., Chen, C. L. Pilot comparative study of unilateral and bilateral robot-assisted training on upper-extremity performance in patients with stroke. Am J Occup Ther. 66 (2), 198-206 (2012).
- Nef, T., Mihelj, M., Riener, R. ARMin: a robot for patient-cooperative arm therapy. Med Biol Eng Comput. 45 (9), 887-900 (2007).
- Ozkul, F., Barkana, D. E., Demirbas, S. B., Inal, S. Evaluation of proprioceptive sense of the elbow joint with RehabRoby. IEEE Int Conf Rehabil Robot. , 5975466 (2011).
- Pehlivan, A. U., Celik, O., O’Malley, M. K. Mechanical design of a distal arm exoskeleton for stroke and spinal cord injury rehabilitation. IEEE Int Conf Rehabil Robot. , 5975428 (2011).
- Zhang, H., et al. Feasibility studies of robot-assisted stroke rehabilitation at clinic and home settings using RUPERT. IEEE Int Conf Rehabil Robot. , 5975440 (2011).
