Vi utviklet en real-time speil robot system for funksjonell bedring av hemiplegisk armene ved hjelp av automatisk kontroll teknologi, gjennomført en klinisk studie på friske forsøkspersoner, og bestemte oppgaver gjennom tilbakemeldinger fra rehabilitering leger. Denne enkle speil roboten kan brukes effektivt til ergoterapi i slagpasienter med hemiplegisk arm.
Mirror terapi har blitt utført så effektivt ergoterapi i en klinisk setting for funksjonell utvinning av en hemiplegisk arm etter hjerneslag. Det er utført ved utløsning av en illusjon ved bruk av et speil som om hemiplegic armen beveger seg i sanntid mens bevegelse av friske arm. Det kan lette hjernen neuroplasticity gjennom aktivering av sensorisk cortex. Imidlertid har konvensjonelle speil terapi en kritisk begrensning ved at hemiplegic armen ikke er faktisk beveger seg. Derfor utviklet vi en real-time to-aksen speil robot system som en enkel add-on modulen for vanlig speil behandling ved hjelp av en lukket feedback mekanisme som muliggjør sanntids bevegelse av hemiplegisk arm. Vi brukte tre Attitude og kursreferanse System sensorer, to børsteløse DC-motorer for albue og håndledd ledd, og exoskeletal rammer. I en mulighetsstudie på 6 friske forsøkspersoner, robot speil terapi var trygt og gjennomførbart. Vi videre valgt oppgaver nyttige for aktiviteter daily leve opplæring gjennom tilbakemelding fra rehabilitering leger. En kronisk slagpasient viste bedring i Fugl-Meyer vurderingsskala og albuen flexor spastisitet etter en to-ukers program av speilet robot system. Robot speil behandling kan forbedre proprioseptive inngangssignal til den sensoriske cortex, som er ansett å være viktig i neuroplasticity og funksjonell gjenvinning av hemiplegisk armer. Speilet robot system som presenteres her kan lett utvikles og utnyttes effektivt for å fremme ergoterapi.
For pasienter med hjerneslag, har dysfunksjon av en hemiplegisk arm ødeleggende effekt. Evnen til å utføre bimanual aktiviteter er viktig for dagliglivet, men funksjonell underskudd på en hemiplegisk arm forblir ofte enda et par år etter symptomdebut. Blant ulike opplæringsprogrammer på sykehuset, til en øvelse øke omfanget av bevegelse eller passiv repetisjon av enkle oppgaver har liten effekt på funksjonell bedring av en hemiplegisk arm. Av denne grunn har trening av meningsfulle oppgaver knyttet til dagliglivets aktiviteter (ADLs) blitt brukt til ergoterapi i sykehus.
Virkningene av speil terapi ble påvist ved tidligere studier i neurorehabilitation 1-4. Speil terapi utføres ved utløsning av en illusjon ved bruk av et speil som om hemiplegic armen beveger seg i sanntid mens bevegelse av friske arm. Det kan lette hjernen neuroplasticity ved aktivering av sensorisk cortex en. Dermed motor kraft og funksjon av hemiplegic armen kan forbedres. Imidlertid har konvensjonelle speil terapi en kritisk begrensning ved at hemiplegic armen ikke er faktisk beveger seg.
Derfor utviklet vi en real-time to-aksen speil robot system som en enkel add-on modulen til vanlig speil terapi, ved hjelp av lukket feedback mekanisme. Dette kan formidle proprioseptive innspill til den sensoriske cortex, som er ansett som viktig i neuroplasticity og funksjonell utvinning av en hemiplegisk arm (figur 1 og 2) 5-7.
Det primære formål med denne studien var å utvikle en sanntids speilrobotsystem for funksjonell helbredelse av en hemiplegic arm ved hjelp av en automatisk reguleringsalgoritme. Effekten av robotassistert terapi på langsiktige utvinningen av øvre lem svikt etter hjerneslag ble påvist gunstig i tidligere studier 12, og ulike typer arm roboter har blitt innført 13-20. Imidlertid tidligere studier av overekstremitetene roboter som realiseres bilateral arm bevegelsen påføres mekaniske forbinde…
The authors have nothing to disclose.
Dette arbeidet ble støttet av Brain Fusion Program for Seoul National University (800-20120444) og Tverrfaglig satsinger Program fra College of Engineering og College of Medicine, Seoul National University (800-20150090).
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 |