Summary
В этом исследовании сообщается о разработке новой роботизированной программы по реабилитации рук. Процесс развития состоит из экспериментов с использованием как здоровых субъектов, так и испытуемых, перенесших инсульт и перенесших последующую дисфункцию мотор-контроля.
Abstract
Рука с помощью робота используется для реабилитации пациентов с нарушениями функции верхних конечностей, особенно для пациентов с инсультом с потерей двигательного контроля. Однако неясно, каким образом традиционные стратегии профессиональной подготовки могут применяться к использованию реабилитационных роботов. Новые роботизированные технологии и концепции трудотерапии используются для разработки протокола, который позволяет пациентам с нарушениями функции верхних конечностей схватить объекты, используя их пораженную руку через различные щипать и цеплять функции. Для надлежащего выполнения этого мы использовали пять типов объектов: колышек, прямоугольный куб, куб, шар и цилиндрический бар. Мы также оборудовали пациентов роботизированной рукой, Зеркальной Рукой,экзоскелетной рукой, которая крепится к пострадавшей руке субъекта и следует за движением сенсорной перчатки, установленной на их не затронутой руке (двухмануальная тренировка движения (BMT).). Это исследование было два этапа. Три здоровых предмета были впервые набраны для проверки осуществимости и приемлемости учебной программы. Три пациента с дисфункцией рук, вызванной инсультом, были затем набраны для подтверждения осуществимости и приемлемости учебной программы, которая проводилась в течение 3 дней подряд. На каждый день, пациент был проконтролирован во время 5 минут движения в пассивном ряде движения, 5 min робот-помощного двухманного движения, и задач-ориентированной тренировки используя 5 предметов. Результаты показали, что как здоровые испытуемые, так и испытуемые, перенесшие инсульт в сочетании с роботизированной рукой, могут успешно схватить объекты. Как здоровые предметы, так и те, кто перенес инсульт, хорошо справились с программой обучения, ориентированной на задачи, с точки зрения осуществимости и приемлемости.
Introduction
Больше всего (80%) инсульт пациентов испытывают дефицит в руке и испытывают трудности в самостоятельном выполнении ручных задач, которые имеют отношение к повседневной жизни1. Тем не менее, сложный характер ручных задач означает, что это значительная проблема для разработки задач-ориентированной учебной программы для ручной реабилитации2. В последние годы, многие роботизированные устройства были разработаны для ручной реабилитации3,4, но лишь немногие учебные протоколы, помогают роботизированные устройства позволяют пациенту взаимодействовать с реальными объектами. Неясно, как именно задача-ориентированной программы обучения для реабилитации функции рук может быть применена с помощью роботизированных устройств для пациентов, которые испытывают дисфункцию рук из-за инсульта.
Задача-ориентированной подготовки используется для улучшения функции руки5,6 и обычно применяется в реабилитации для дисфункции верхних конечностей из-за инсульта. Он используется для увеличения нейропластичности и сильно зависит от отдельных неврологических дефицитов и функциональных требований7. Однако во время тренировки, ориентированной на задачи, пациенты испытывают трудности в манипулировании объектами, если функция рук нарушена. Примеры этого включают плохое понимание или ограниченные функции щепотки. Терапевты также показывают трудности в руководстве движениями пальцев пациентов индивидуально, что, следовательно, ограничивает вариации задач захвата. Роботизированные устройства, таким образом, необходимы для повышения эффективности задач-ориентированной подготовки, явно направляя движение рук во время повторяющихся подготовки2,8.
Предыдущие исследования использовали только реабилитационные роботы для задач-ориентированной подготовки по верхней конечности достижения задач3. Неясно, как робот-помощь реабилитации могут быть использованы для задач ориентированных подготовки ориентации на ручную функцию. Экзоскелет стороны, HWARD, был использован для руководства пальцами, чтобы схватить и освободить объекты8. Тем не менее, это устройство не позволяет разнообразные шаблоны захвата, потому что он не имеет необходимых степеней свободы. В последнее время, другие устройства, которые нацелены на перемещение пальцев пациента индивидуально были разработаны9. Тем не менее, эти устройства ранее не использовались для нейрореабилитации. Упомянутые выше роботизированные устройства - это все односторонние роботы. В отличие от этого, роботизированная ручная система, представленная здесь, нуждается в сотрудничестве не затронутых и пострадавших рук. Роботизированная ручная система специально разработана для целей реабилитации с использованием механизма мастер-раб для достижения симметричного двухманных движений рук. Система состоит из экзоскелета (изношенной на пораженной руке), контрольной коробки и сенсорной перчатки (изношенной на нетронутой руке). Каждый палец модуль руки экзоскелета управляется двигателем с одной степенью свободы и его суставы связаны с помощью механической системы связи. Два размера, S и M, предназначены для различных предметов. Коробка управления обеспечивает два терапевтических режима, пассивный диапазон движения (PROM) и зеркально-управляемые режимы движения, через которые пораженная рука пациента может манипулировать рукой экзоскелета. В режиме PROM поле управления отправляет команды ввода в экзоскелет, а перемещает руку объекта для выполнения полного сгибания/расширения пальца. Он содержит два режима: режим с одним пальцем (действует последовательно от большого пальца до мизинца) и режим пять пальцев (пять пальцев двигаются вместе). В зеркальном режиме движения реализован механизм master (сенсорная перчатка) -slave (экзоскелетная рука), при котором движение каждого пальца обнаруживается сенсорной перчаткой и сигналы совместных углов передаются в поле управления для управления рукой экзоскелета.
При оснащении роботизированной ручной системы, испытуемым было поручено переместить свои пораженные руки под руководством экзоскелета стороны, управляемой нетронутыми руками, которая является двухманвальной подготовки движения (BMT)10. Согласно предыдущим исследованиям, BMT способен активировать аналогичные нервные пути в обоих полушариях мозга и предотвратить ингибирование транс полушария, которое препятствует восстановлению нейронной функции в полушарии поражения10. Бруннер идр.11 сравнили BMT с стеснической двигательной терапией (CIMT) у пациентов с подострым инсультом. Они предположили, что BMT имеет тенденцию активировать больше нейронных сетей в обоих полушариях, чем CIMT, и не было существенной разницы в улучшении функции рук между BMT и CIMT подходов. Sleimen-Malkoun et al.12 также предположили, что с помощью БМТ пациенты с инсультом могут восстановить как паретический контроль конечностей, так и бимануальный контроль. То есть обучение должно включать в себя двухманные задачи, которые сосредоточены на использовании пораженной руки. Кроме того, координация обеих рук необходима для деятельности повседневной жизни (ADL)11,12. Поэтому крайне важно разработать двухманную программу обучения, ориентированную на задачи, ориентированную на выполнение задач для пациентов после инсульта и объектов, которые могут быть схвачены или ущипнуты пациентами, носящих роботизированную ручную систему.
В этом исследовании, различные захват объектов были разработаны на основе потребностей профессиональной терапии и механических свойств реабилитационных роботов. С помощью роботизированных реабилитационных устройств для пациентов с дистальной дисфункцией верхних конечностей из-за инсульта был разработан протокол подготовки к задачам. Целью данного исследования было изучение осуществимости и приемлемости программы обучения, ориентированной на задачи, с использованием экзоскелета и недавно разработанных захватов объектов.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Протокол обучения и документ о информированном согласии были рассмотрены и одобрены Институциональным наблюдательным советом Медицинского фонда Чан Гун. Детали исследования и процедуры были четко разъяснены каждому предмету.
1. Набор трех здоровых взрослых
- Выполните процесс скрининга, используя следующие критерии включения: (1) возраст 20-60 лет, (2) уже подписанное информированное согласие, (3) нормальная функция в верхних конечностях, (4) Мини-психический государственный экзамен (MMSE) оценка ≧24.
- Проведение Trial 1: манипулирование объектами без ношения роботизированной ручной системы.
- Проинструктируйте субъекта сидеть вертикально в кресле с твердой спиной и без подлокотников. Усадьте объект перед столом. Стоять на не доминирующей стороне субъекта.
- Научите предмет, как манипулировать разработанными объектами в течение 5 мин. Включите пальмовый преэньсион, чтобы забрать колышек, боковой prehension, чтобы забрать прямоугольный куб, трехточечный патрон, чтобы забрать куб, сферический захват, чтобы забрать мяч, и цилиндрической хваткой, чтобы забрать цилиндрический бар.
ПРИМЕЧАНИЕ: Объекты отображаются на рисунке 1A. Экспериментальная установка показана на рисунке 1B. Испытуемые изучали конкретные шаблоны захвата для каждого объекта. Рисунок захвата показан на рисунке 2. - Поместите две базы на двусторонней основе перед руками субъекта. Поместите каждый объект, используемый в реабилитации, поверх этих баз, чтобы помочь манипуляции. Для всех объектов повторите следующие последовательности 20 раз. Попросите испытуемых схватить объекты в стартовой области основания, поднять и переместить их к средней линии и освободить, используя их не доминирующие руки.
- В то же время, измерить уровень успеха для этих 20 попыток. Выполните эту процедуру в течение 3 дней подряд. Коэффициент успеха – это количество успешных манипуляций на 20 попыток х 100%. Успешная манипуляция определяется как когда испытуемые могут завершить последовательности с определенным шаблоном захвата в соответствии с объектами и не сбрасывая их.
- Проведение Судебная 2: манипулирование объектами с помощью роботизированной ручной системы(рисунок 3).
ПРИМЕЧАНИЕ: Механизмы роботизированной ручной системы таковы. В руке экзоскелета суставы в каждом модуле пальца спроектированы в механической связи и управляются индивидуальным линейным приводом с постоянной скоростью 10 мм/с. Экзоскелет имеет различные диапазоны движения в каждом модуле пальца (большой палец: MCP - от 0 до 55 ", DIP ' 0 'до 70'; индексные и средние пальцы: MCP - -10 - до 55 , PIP- до 35 ,, DIP-0"; кольцо и маленькие пальцы: MCP - от -5 до 55 , PIP- от 0 до 35 , DIP ' 0'35). В сенсорной перчатке каждый модуль пальца устанавливается с помощью гибкого датчика, который измеряет угол движения сустава и посылает сигналы ввода в поле управления через кабели.- Установка перчаток датчика (Рисунок 1B,b)
- Положите сенсорную перчатку на доминирующую руку субъекта. Используйте Velcro для обеспечения запястья.
- Экзоскелет установки (Рисунок 1B,b)
- Используйте чистую подушечку, чтобы обернуть не доминирующую руку. Пристегните Velcro плотно.
- Ослабить большой палец механизм экзоскелета руку, чтобы корректировка большого пальца открытия угла. Поместите не доминирующую руку в руку экзоскелета. Прикрепите Velcro к ладони через крепежное кольцо. Пристегните пальцы один за другой, начиная с указательного пальца и заканчивая большим пальцем.
- Затем закрепите Velcro параллельно запястью через крепежное кольцо. Отрегулируйте большой палец под удобным углом, а затем затяните механизм большого пальца.
- Настройка коробки управления(Рисунок 1A,c)
- Вставьте кабели для экзоскелета и сенсорной перчатки в розетки в экзоскелете руки и сенсорной перчатке, соответственно. После этого вставьте кабели для руки экзоскелета и сенсорную перчатку в гнездо в коробке управления. Наконец, вставьте кабель питания в коробку управления и подключите его к розетке с правильным напряжением.
- Проведите разминку (режим PROM)
- Включите поле управления и настроить режим на пять пальцев. Этот режим позволяет экзоскелету пассивно перемещать пальцы субъекта. Попросите субъекта выполнить задачу захвата и выпуска, управляемую рукой экзоскелета в течение 2,5 мин.
- Переключите режим на один палец и позвольте экзоскелету двигать пальцы субъекта индивидуально и пассивно. Попросите субъекта расширить и отвести отдельные пальцы в течение 2,5 минут, руководствуясь экзоскелетом.
- Проведите сеанс биманного движения с помощью робота.
- Переключите режим на Зеркало. В этом режиме движение доминирующей руки, носящего сенсорную перчатку, контролирует движения руки экзоскелета. Любое движение, которое производится сенсорной перчаткой, имитируется и отражается рукой экзоскелета. Например, сгибание указательного пальца сенсорной перчатки соответствует сгибания указательного пальца экзоскелета.
- Проинструктируйте субъекта выполнить задачу захвата и выпуска в течение 2,5 мин и сделать отдельные движения пальцев еще на 2,5 мин во время ношения сенсорной перчатки. Это действие отражается рукой экзоскелета, которая направляет не доминирующую руку субъекта в выполнении необходимых задач.
- Установка перчаток датчика (Рисунок 1B,b)
- Проведение сессии, ориентированной на задачи.
- Научите предмет, как манипулировать разработанными объектами с помощью роботизированной ручной системы в течение 5 мин. Включите пальмовую преэньсион, чтобы забрать колышек, боковой prehension, чтобы забрать прямоугольный куб, трехточечный патрон, чтобы забрать куб, сферический захват, чтобы забрать мяч, и цилиндрической хваткой, чтобы забрать цилиндрический бар.
- Поместите две базы на двусторонней основе перед руками субъекта. Поместите каждый объект, используемый в реабилитации, поверх этих баз, чтобы помочь манипуляции. Для всех объектов повторите следующие последовательности 20 раз. Попросите испытуемых схватить объект в стартовой области базы, поднять и переместить их к средней линии и освободить с помощью роботизированной ручной системы.
- В то же время, измерить уровень успеха для этих 20 попыток. Выполните эту процедуру в течение 3 дней подряд. Коэффициент успеха – это количество успешных манипуляций на 20 попыток х 100%. Успешная манипуляция определяется как когда испытуемые могут завершить последовательности с определенным шаблоном захвата с помощью роботизированной ручной системы и не сбрасывая их.
ПРИМЕЧАНИЕ: Коэффициент успеха будет использоваться для оценки осуществимости двухманной роботизированной ручной системы в здоровых субъектах.
2. Набирать трех пациентов инсульта для определения применимости учебной программы
- Выполнение процесса отбора с использованием следующих критериев включения: (1) возраст 20-60 лет; (2) подписанное информированное согласие; (3) с диагнозом одностороннего инсульта ≧ 1 месяц (4) Измененная шкала Эшворт (MAS) оценка ≦2; (5) этап Бруннстрома ≦2; (6) MMSE оценка ≧24.
- Проведение Судебная 1: манипулирование объектами при использовании роботизированной ручной системы(рисунок 2).
- Пусть субъект сидеть в вертикальном положении в кресле с твердой спиной и без подлокотников. Усадьте объект перед столом. Встаньте на затронутую сторону субъекта. Поместите слинг под локоть субъекта и экзоскелет руку, чтобы поддержать его / ее пораженной рукой.
- Научите предмет, как манипулировать разработанными объектами в течение 5 мин. Включите пальмовый преэньсион, чтобы забрать колышек, боковой prehension, чтобы забрать прямоугольный куб, трехточечный патрон, чтобы забрать куб, сферический захват, чтобы забрать мяч, и цилиндрической хваткой, чтобы забрать цилиндрический бар.
- Поместите две базы на двусторонней основе перед руками субъекта. Поместите каждый объект, используемый в реабилитации, поверх этих баз, чтобы помочь манипуляции. Попросите субъекта манипулировать пятью различными объектами, используя свою пораженную руку 20 раз. Поддержка предмета в перемещении его / ее верхней части руки, если это необходимо.
- В то же время, измерить уровень успеха для этих 20 попыток. Выполните эту процедуру в течение 3 дней подряд.
- Проведение Судебная 2: манипулирование объектами с помощью роботизированной ручной системы(рисунок 3).
- Приготовь руку экзоскелета к пострадавшей руке субъекта и сенсорную перчатку к не затронутой руке. Повторите шаги 1.3.1-1.3.3. Поместите слинг под локоть субъекта и экзоскелет руку, чтобы поддержать его / ее пораженной рукой.
- Проведите разминку (режим PROM).
- Включите поле управления и настроить режим на пять пальцев. Попросите субъекта выполнить задачу захвата и выпуска, управляемую рукой экзоскелета в течение 2,5 мин.
- Переключите режим на один палец. Попросите субъекта расширить и отвести отдельные пальцы в течение 2,5 минут, руководствуясь экзоскелетом.
- Переключите режим на Зеркало. Проинструктируйте субъекта выполнить задачу захвата и выпуска в течение 2,5 мин и сделать отдельные движения пальцев еще на 2,5 мин во время ношения сенсорной перчатки. Это действие отражается рукой экзоскелета, которая направляет пострадавшую руку субъекта в выполнении необходимых задач.
- Провести сеанс, ориентированный на задачи.
- Научите предмет, как манипулировать разработанными объектами с помощью роботизированной ручной системы в течение 5 мин. Включите пальмовую преэньсион, чтобы забрать колышек, боковой prehension, чтобы забрать прямоугольный куб, трехточечный патрон, чтобы забрать куб, сферический захват, чтобы забрать мяч, и цилиндрической хваткой, чтобы забрать цилиндрический бар.
- Поместите две базы на двусторонней основе перед руками субъекта. Поместите каждый объект, используемый в реабилитации, поверх этих баз, чтобы помочь манипуляции. Для всех объектов повторите следующие последовательности 20 раз. Попросите испытуемых схватить объекты в стартовой области базы, поднять и переместить их к средней линии и освободить с помощью роботизированной ручной системы.
- В то же время, измерить уровень успеха для этих 20 попыток. Выполните эту процедуру в течение 3 дней подряд. Коэффициент успеха – это количество успешных манипуляций на 20 попыток х 100%. Успешная манипуляция определяется как когда испытуемые могут завершить последовательности с определенным шаблоном захвата с помощью роботизированной ручной системы и не сбрасывая их.
ПРИМЕЧАНИЕ: Коэффициент успеха будет использоваться для оценки осуществимости роботизированной ручной системы у пациентов с инсультом.
3. Оценка пациентов
- Чтобы оценить приемлемость, спросите субъектов следующие вопросы в конце каждого сеанса: (1) была роботизированная ручная система полезна для вас, чтобы манипулировать объектами? (2) были ли какие-либо неблагоприятные события произошли во время или после учебной программы?
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
В этом исследовании было включено в общей сложности шесть предметов, в том числе три здоровых предмета и три посттактных предмета. Демографические данные обеих групп приведены в дополнительной таблице 1. Средний возраст здоровой группы составил 28 лет (диапазон: 24–30 лет), в то время как средний возраст пациентской группы составлял 49 лет (40–57 лет). Средние оценки группы пациентов были следующими: (1) MMSE-27 (26-29), (2) FMA-11.3 (6-15), (3) MAS-1, (4) Brunnstrom stage No2.
В шаге 1 испытуемые в здоровой группе (n'3) прекрасно манипулировали всеми объектами с роботизированной ручной системой и без них(дополнительные таблицы 2-6). Средние показатели успеха в течение 3 дней без роботизированной руки, как показано на рисунке 4, были следующими: peg 100-0% (средний S.D.); прямоугольный куб 100-0%; куб 100-0%; мяч 100 х 0%, и цилиндрический бар 100 х 0%. Средние показатели успеха в течение 3 дней с помощью роботизированной руки, как показано на рисунке 4, были следующими: peg 100'0%; прямоугольный куб 100-0%; куб 100-0%; мяч 100 х 0%, и цилиндрический бар 100 х 0%. Полученные результаты подтвердили осуществимость роботизированной ручной системы в здоровой группе.
В шаге 2, все пациенты (n'3) проявляли трудности в манипулировании объектами без роботизированнойручной системы (Дополнительные таблицы 2-6), показывая 0'0% успеха для всех объектов, но их успех значительно увеличился, когда они использовали роботизированную систему рук(Рисунок 4). В частности, их показатели успеха были следующими: peg 98.89'1.92%, прямоугольный куб 97.78'3.84%, куб 97.78'2.55%, шарик 99.44'0.96%, и цилиндрический бар 100 0%. Показатели успеха при использовании роботизированной ручной системы у пациентов были аналогичны тем, которые были у здоровых испытуемых. Полученные результаты подтвердили осуществимость роботизированной ручной системы у пациентов с инсультом.
В шаге 3, все пациенты сообщили, что роботизированная ручная система была полезна для управления объектами. Кроме того, все испытуемые завершили процедуру в течение 3 дней подряд, не сообщая о каких-либо побочных явлениях. Результаты подтвердили приемлемость учебной программы.
Рисунок 1: Экспериментальные объекты и дизайн.
(A) Разработанные объекты: а) колышек (голова: 4,5 см в диаметре, размер тела: диаметр 3 см, БРСЗ3), (б) прямоугольный куб (1 см х 4 см х 4 см, БРСЗ 4), (с) куб (4 см3,БРСЗ 4), (d) шар (диаметр 6 см, BRS-5), (e) цилиндрическая планка (диаметр 4 см, BRS)5) и (f) база; (B) Экспериментальная установка: а) слинг, b) экзоскелетная рука и (с) коробка управления. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой фигуры.
Рисунок 2: Субъекты, манипулирующие объектами без использования роботизированной ручной системы, пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой фигуры.
Рисунок 3: Субъекты, манипулирующие объектами с помощью роботизированной ручной системы, пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой фигуры.
Рисунок 4: Результаты выполнения задач.
Результаты показали разницу между группами здоровых и пациентов (тест Манн-Уитни U) без использования робота (не-робот состояние), но разница больше не наблюдается с роботом (Робот состояние). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой фигуры.
Дополнительная таблица 1. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы загрузить эту таблицу.
Дополнительная таблица 2. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы загрузить эту таблицу.
Дополнительная таблица 3. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы загрузить эту таблицу.
Дополнительная таблица 4. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы загрузить эту таблицу.
Дополнительная таблица 5. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы загрузить эту таблицу.
Дополнительная таблица 6. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы загрузить эту таблицу.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Результаты этого исследования показали следующее: (1) обе группы могли успешно схватить объекты, предоставляемые роботизированной ручной системой. Они смогли выполнить эту задачу с почти 100% успеха, который проверяет осуществимость предлагаемой робот-помощь задач ориентированных учебной программы. (2) Не было никаких сообщений о травмах или неблагоприятных событиях в течение периода исследования, и все пациенты сообщили, что роботизированная ручная система была полезна для управления объектами. Это подтвердило приемлемость роботизированной ручной системы и учебной программы.
Это первый протокол, который использует двустороннюю роботизированную ручную систему для взаимодействия с реальными объектами8,,13,,14. Ежедневные мероприятия в зависимости от функции руки сложны15,особенно двухманные задачи12,такие как надевая брюки или отжимая полотенце. Мы предлагаем, что учебная программа, включающая практику различных шаблонов захвата, будет в состоянии облегчить функцию рук субъектов и повысить фактическую производительность ADL. Объекты для этого исследования были разработаны с осуществимостью, стабильностью и эластичностью в виду. В частности, формы, размеры и материалы объектов были разработаны, чтобы соответствовать жестким совместным позициям руки экзоскелета и обеспечить адекватную сенсорную обратную связь. Кроме того, каждая форма была разработана для обучения различных шаблонов захвата, изложенных в "Brunnstrom этапе". Это дает терапевтам структурированную систему, которая позволяет им оценить сложность задачи. Кроме того, роботизированная ручная система может быть применена для топить пациентов, которые имеют серьезно нарушенную функцию руки (т.е. этап Бруннстром No 2). Они могут получить моторный опыт и сенсорный вход с помощью экзоскелета роботизированной руки.
Роботизированная ручная система имеет несколько ограничений. Скорость движения руки экзоскелета фиксируется и не в состоянии точно соответствовать скорости движения сенсорной перчатки. Это может повлиять на воздействие БМТ и ограничить вариации учебных задач. Небольшой размер экзоскелета рука может быть слишком большим для некоторых предметов, потому что он был разработан на основе мужской руки. Экзоскелет рука имеет только один градус свободы в движении пальцем и положение большого пальца фиксируется, что запрещает трехмерное движение пальцев и увеличивает сложность взаимодействия с реальными объектами. Вес экзоскелета руки является бременем для пациентов с инсультом. Они показали трудности в достижении самостоятельно с роботизированной рукой, так что система подвески применяется к рукам и предплечьям необходимо для поддержки проксимальной части пораженных верхних конечностей и оказания помощи в ручной программы обучения.
Важно повысить симметрию между сенсорной перчаткой и экзоскелетной рукой, чтобы достичь по-настоящему двухманных зеркальных движений. Дополнительная фиксация должна быть применена для установки меньших рук. Утонченная версия руки экзоскелета должна быть оснащена более регулируемыми суставами, чтобы роботизированная рука способно выполняла многомерные движения и сложные задачи по обучению рук. Кроме того, портативный тип роботизированной ручной системы с реабилитационными программами, удаленно планируемыми терапевтами, может применяться в программах реабилитации на дому.
В включении предметов существует ряд ограничений, которые могут повлиять на обобщение применения протокола обучения. Это экспериментальное исследование для оценки осуществимости и приемлемости учебной программы, и, таким образом, размер выборки очень мал. Функциональные характеристики пациентов с инсультом довольно однородны, с MAS No 1, Bunnstrom этапе No 2, и FMA оценка от 6 до 15. Эти пациенты имеют серьезные нарушения двигательных нарушений в их пострадавших руках, так что, после увеличения с помощью системы, они имели значительное улучшение в двигательных характеристик по сравнению с их прежнего состояния, свойство, которое может переоценить эффект нашей роботизированной системы. Кроме того, мы набрали предметы с более низкой спастичностью для легкого руководства движением пострадавших рук роботизированной системой, но эти устройства могут не подходить пациентам с сильной спастичностью. В качестве технико-экономического обоснования и приемлемости мы не проводили после лечения. После этого исследования мы проведем рандомизированное контролируемое исследование, чтобы охарактеризовать эффекты роботизированной программы обучения, ориентированной на задачи.
Это исследование было направлено на разработку нового робота-помощь задач ориентированных программы реабилитации рук. Созданный протокол подробно охватывает настройки и требования процедур при оценке осуществимости и приемлемости программы. Программа была сделана как осуществимая, приемлемая и безопасная. Результаты программы показали, что протокол обучения и объекты, специально предназначенные для роботизированной реабилитации, подходят для нейрореабилитации для пациентов с инсультом. Для того, чтобы проверить эти выводы, рандомизированное контролируемое испытание необходимо для определения терапевтического эффекта программы обучения.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Acknowledgments
Этот проект был поддержан Медицинским фондом Чанг Гун грантом BMRP390021 и Министерством науки и технологий с грантами MOST 107-2218-E-182A-001 и 108-2218-E-182A-001.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Control Box | Rehabotics Medical Technology Corporation | HB01 | The control box includes a power supply, sensor glove signal receiver, motor signal transmitter, and exoskeletal hand motion mode selection unit. |
| Exoskeletal Hand | Rehabotics Medical Technology Corporation | HS01 | It is a wearable device causing the patient's fingers to move and is driven by an external motor and mechanical assembly. |
| Sensor Glove | Rehabotics Medical Technology Corporation | HM01 | Worn on the patient's unaffected side hand. The sensors in the sensor glove will detect flexing and extension of the hand, and this data will be used to control the exoskeletal hand when in bimanual mode. |
References
- Hung, C. S., et al. The effects of combination of robot-assisted therapy with task-specific or impairment-oriented training on motor function and quality of life in chronic stroke. PM & R: The Journal of Injury, Function, and Rehabilitation. 8 (8), 721-729 (2016).
- SangWook, L., Landers, K. A., Hyung-Soon, P. Development of a biomimetic hand exotendon device (BiomHED) for restoration of functional hand movement post-stroke. IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering. 22 (4), 886-898 (2014).
- Johnson, M. J., Wisneski, K. J., Anderson, J., Nathan, D., Smith, R. O. Development of ADLER: The Activities of Daily Living Exercise Robot. Proceedings of IEEE/RAS-EMBS International Conference. , Pisa, Italy. (2006).
- Pignolo, L.
- Timmermans, A. A., Spooren, A. I., Kingma, H., Seelen, H. A. Influence of task-oriented training content on skilled arm-hand performance in stroke: a systematic review. Neurorehabilitation and Neural Repair. 24 (9), 858-870 (2010).
- Schweighofer, N., Choi, Y., Winstein, C., Gordon, J.
- Almhdawi, K. A., Mathiowetz, V. G., White, M., delMas, R. C. Efficacy of occupational therapy task-oriented approach in upper extremity post-stroke rehabilitation. Occupational Therapy International. 23 (4), 444-456 (2016).
- Takahashi, C. D., Der-Yeghiaian, L., Le, V. H., Cramer, S. C. A robotic device for hand motor therapy after stroke. Proceedings of 9th International Conference on Rehabilitation Robotics. , Chicago, IL. (2005).
- Villafañe, J. H., et al. Efficacy of short-term robot-assisted rehabilitation in patients with hand paralysis after stroke: a randomized clinical trial. Hand (NY). 13 (1), 95-102 (2018).
- Cauraugh, J. H., Lodha, N., Naik, S. K., Summers, J. J. Bilateral movement training and stroke motor recovery progress: a structured review and meta-analysis. Human Movement Science. 29 (5), 853-870 (2010).
- Brunner, I. C., Skouen, J. S., Strand, L. I. Is modified constraint-induced movement therapy more effective than bimanual training in improving arm motor function in the subacute phase post stroke? A randomized controlled trial. Clinical Rehabilitation. 26 (12), 1078-1086 (2012).
- Sleimen-Malkoun, R., Temprado, J. J., Thefenne, L., Berton, E. Bimanual training in stroke: how do coupling and symmetry-breaking matter. BMC Neurology. 11, 11 (2011).
- Yue, Z., Zhang, X., Wang, J. Hand rehabilitation robotics on poststroke motor recovery. Behavioural Neurology. 2017, 1-20 (2017).
- Dovat, L., et al. HandCARE: a cable-actuated rehabilitation system to train hand function after stroke. IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering. 16 (6), 582-591 (2008).
- Yoo, C., Park, J. Impact of task-oriented training on hand function and activities of daily living after stroke. Journal of Physical Therapy Science. 27 (8), 2529-2531 (2015).
