Utvikling av et nytt oppgaveorientert rehabiliteringsprogram ved hjelp av en bimanuell Exoskeleton Robotic Hand

Summary

Denne studien rapporterer utviklingen av et nytt robotassistert oppgaveorientert program for håndrehabilitering. Utviklingsprosessen består av eksperimenter ved hjelp av både friske forsøkspersoner og personer som har hatt slag og led av påfølgende motorkontrolldysfunksjon.

Abstract

En robotassistert hånd brukes til rehabilitering av pasienter med nedsatt øvre lemfunksjon, spesielt for slagpasienter med tap av motorkontroll. Det er imidlertid uklart hvordan konvensjonelle arbeidstreningsstrategier kan brukes til bruk av rehabiliteringsroboter. Nye robotteknologier og ergoterapikonsepter brukes til å utvikle en protokoll som gjør det mulig for pasienter med nedsatt øvre lem-funksjon å gripe gjenstander ved hjelp av den berørte hånden gjennom en rekke klemmings- og gripefunksjoner. For å gjennomføre dette riktig, brukte vi fem typer objekter: en pinne, en rektangulær kube, en kube, en ball og en sylindrisk bar. Vi utstyrte også pasientene med en robothånd, Mirror Hand,en eksoskjeletthånd som er montert på motivets berørte hånd og følger bevegelsen av sensorhansken montert på deres upåvirkede hånd (bimanuell bevegelsestrening (BMT)). Denne studien hadde to stadier. Tre friske ble først rekruttert for å teste gjennomførbarheten og akseptabiliteten til treningsprogrammet. Tre pasienter med hånddysfunksjon forårsaket av hjerneslag ble deretter rekruttert for å bekrefte gjennomførbarheten og akseptabiliteten til treningsprogrammet, som ble utført på 3 påfølgende dager. På hver dag ble pasienten overvåket under 5 min bevegelse i et passivt bevegelsesområde, 5 min av robotassistert tomanuell bevegelse og oppgaveorientert opplæring ved hjelp av de fem objektene. Resultatene viste at både friske forsøkspersoner og forsøkspersoner som hadde hatt et slag i forbindelse med robothånden, kunne kunne forstå objektene. Både friske og de som hadde hatt et slag, gjorde det bra med det robotassisterte oppgaveorienterte treningsprogrammet når det gjelder gjennomførbarhet og akseptabilitet.

Introduction

De fleste (80 %) slagpasienter opplever et underskudd i hånden og har problemer med selvstendig å utføre manuelle oppgaver som er relevante for dagliglivet¹. Imidlertid betyr den komplekse karakteren av manuelle oppgaver at det er en betydelig utfordring å utforme et oppgaveorientert treningsprogram for håndrehabilitering². I de senere årene har mange robotenheter blitt utviklet for håndrehabilitering^3,,4,men få treningsprotokoller assistert av robotenheter tillater en pasient å samhandle med ekte objekter. Det er uklart nøyaktig hvordan et oppgaveorientert treningsprogram for håndfunksjonsrehabilitering kan brukes ved hjelp av robotenheter for pasienter som opplever hånddysfunksjon på grunn av hjerneslag.

Oppgaveorientert trening brukes til å forbedre håndfunksjonen^5,6 og brukes vanligvis i rehabilitering for øvre lem dysfunksjon på grunn av hjerneslag. Den brukes til å øke nevroplastisitet og er svært avhengig av individuelle nevrologiske underskudd og funksjonelle krav⁷. Men under oppgaveorientert opplæring opplever pasientene vanskeligere å manipulere objekter hvis håndfunksjonen er svekket. Eksempler på dette inkluderer dårlig grep eller begrensede klemmefunksjoner. Terapeuter viser også vanskeligheter med å veilede pasientenes fingerbevegelser individuelt, noe som derfor begrenser variasjonen av gripeoppgaver. Robotenheter er derfor nødvendig for å øke effektiviteten av oppgaveorientert opplæring ved eksplisitt å veilede håndbevegelse under repeterende opplæring^2,,8.

Tidligere studier brukte bare rehabiliteringsroboter for oppgaveorientert trening på øvre lem og nådde oppgaver³. Det er uklart hvordan robotassistert rehabilitering kan brukes til oppgaveorientert opplæringsmålretting for hånden. En eksoskjeletthånd, HWARD, har blitt brukt til å lede fingrene til å gripe og frigjøre objekter⁸. Denne enheten tillater imidlertid ikke varierte gripemønstre fordi den mangler de nødvendige frihetsgradene. Nylig har andre enheter som retter seg mot å flytte pasientens fingre individuelt blitt utviklet⁹. Disse enhetene har imidlertid ikke tidligere blitt brukt til nevrorehabilitering. Robotenhetene nevnt ovenfor er alle ensidige roboter. I motsetning, robot håndsystemet som presenteres her trenger samarbeid av upåvirkede og berørte hender. Robothåndsystemet er spesielt utviklet for rehabiliteringsformål ved hjelp av master-slavemekanismen for å oppnå symmetriske bimanuelle håndbevegelser. Systemet består av en eksoskjeletthånd (slitt på den berørte hånden), en kontrollboks og en sensorisk hanske (slitt på den upåvirkede hånden). Hver fingermodul på eksoskjelettet hånd drives av en motor med en grad av frihet og leddene er koblet ved hjelp av et mekanisk koblingssystem. To størrelser, S og M, er designet for å passe til ulike motiver. Kontrollboksen gir to terapeutiske moduser, det passive bevegelsesområdet (PROM) og speilstyrte bevegelsesmoduser, der pasientens berørte hånd kan manipuleres av eksoskjelettet. I PROM-modus sender kontrollboksen inndatakommandoer til eksoskjelettet mens du flytter motivets hånd for å utføre full fingerfleksjon/forlengelse. Den inneholder to moduser: single-finger modus (fungerer i rekkefølge fra tommel til liten finger) og fem fingre modus (fem fingre beveger seg sammen). I den speilstyrte bevegelsesmodusen implementeres master -slave -slave (eksoskeletonhånd) mekanisme, der bevegelsen av hver finger oppdages av sensorhansken og signaler fra skjøtevinkle overføres til kontrollboksen for å manipulere eksoskeletonhånden.

Når utstyrt robothåndsystemet, ble forsøkspersonene instruert til å bevege sine berørte hender under veiledning av eksoskjelettet hånd kontrollert av upåvirkede hender som er bimanuell bevegelsestrening (BMT)¹⁰. Ifølge tidligere forskning, BMT er i stand til å aktivere lignende nevrale veier i begge halvkuler i hjernen og hindre trans-halvkule hemming som hindrer utvinning av nevronal funksjon i lesjon halvkule¹⁰. Brunner et al^.11 sammenlignet BMT med begrensningsindusert bevegelsesbehandling (CIMT) hos pasienter med suba akutt slag. De foreslo at BMT har en tendens til å aktivere flere nevrale nettverk på begge halvkuler enn CIMT, og det var ingen signifikant forskjell i forbedring av håndfunksjonen mellom BMT- og CIMT-tilnærmingene. Sleimen-Malkoun et al.¹² foreslo også at gjennom BMT, slagpasienter er i stand til å re-etablere både paretic lem kontroll og bimanuell kontroll. Det vil si at opplæring bør omfatte tomanuelle oppgaver som fokuserer på å bruke den berørte armen. Videre er koordinering av begge hender nødvendig for aktiviteter i dagliglivet (ADL)^11,12. Derfor er det avgjørende å utvikle et bimanuelt robotassistert oppgaveorientert treningsprogram for post-stroke pasienter og gjenstander som kan gripes eller klemmes av pasienter som bruker robothåndsystemet.

I denne studien ble en rekke gripeobjekter designet basert på behovene til ergoterapi og de mekaniske egenskapene til rehabiliteringsroboter. En oppgaveorientert treningsprotokoll ble utviklet ved hjelp av rehabiliteringsutstyr for robotikkere for pasienter med distal dysfunksjon i øvre ekstremiteter på grunn av hjerneslag. Formålet med denne studien var å undersøke gjennomførbarheten, og akseptabiliteten til det oppgaveorienterte treningsprogrammet ved hjelp av en eksoskjelettrobot og nydesignede gripeobjekter.

Protocol

Opplæringsprotokollen og det informerte samtykkedokumentet ble gjennomgått og godkjent av Institutional Review Board i Chang Gung Medical Foundation. Detaljene i studien og prosedyrene ble tydelig forklart for hvert emne.

1. Rekruttering av tre friske voksne

1. Utfør screeningprosessen ved hjelp av følgende inklusjonskriterier: (1) alder 20–60 år, (2) allerede signert informert samtykke, (3) normal funksjon i øvre lemmer, (4) Mini-Mental State Examination (MMSE) score ≧24.
2. Gjennomfør prøve 1: manipulere objekter uten å bruke robothåndsystemet.
   1. Instruer motivet til å sitte oppreist i en stol med en fast rygg og ingen armlener. Sett motivet foran et bord. Stå ved motivets ikke-dominerende side.
   2. Lær motivet hvordan man manipulerer de utformede objektene i 5 min. Inkluder en palmarforståelse for å plukke opp pinnen, en lateral forstå for å plukke opp den rektangulære kuben, en tre-punkts chuck for å plukke opp kuben, et sfærisk grep for å plukke opp ballen, og et sylindrisk grep for å plukke opp den sylindriske baren.
      MERK: Objektene vises i figur 1A. Det eksperimentelle oppsettet vises i figur 1B. Fagene lærte de spesifikke gripemønstrene for hvert objekt. Gripemønsteret er vist i figur 2.
   3. Plasser to baser bilateralt foran motivets hender. Plasser hvert objekt som brukes i rehabiliteringen på toppen av disse basene for å hjelpe manipulasjon. Gjenta følgende sekvenser 20 ganger for alle objektene. Be motivene om å gripe gjenstandene i startområdet av basen, løfte og flytte dem til midtlinjen og frigjøre ved hjelp av sine ikke-dominerende hender.
   4. Samtidig måler du suksessraten for disse 20 forsøkene. Utfør denne prosedyren på 3 påfølgende dager. Suksessraten er antall vellykkede manipulasjoner per 20 forsøk x 100%. Vellykket manipulering er definert som når fagene er i stand til å fullføre sekvensene med bestemt gripemønster i henhold til objektene og uten å slippe dem.
3. Gjennomfør prøve 2: Manipulering av objekter ved hjelp av robothåndsystem (Figur 3).
   MERK: Mekanismene i robothåndsystemet er som følger. I eksoskjeletthånden er leddene i hver fingermodul utformet i mekanisk kobling og drevet av en individuell lineær aktuator med en konstant hastighet på 10 mm/s. Eksoskjelettet har forskjellige bevegelsesområder i hver fingermodul (tommel: MCP= 0° til 55°, DIP = 0° til 70°; indeks og mellomfingre: MCP = -10 ° til 55°, PIP=0° til 35°, DIP=0° til 35°; ring og små fingre: MCP= -5 ° til 55°, PIP= 0° til 35°, DIP= 0° til 35°). I sensorhansken installeres hver fingermodul med en flexsensor som måler leddvinkelen og sender inngangssignaler til kontrollboksen gjennom kabler.
   1. Sensorhanske oppsett (Figur 1B,b)
      1. Sett sensorhansken på motivets dominerende hånd. Bruk borrelåsen til å feste håndleddet.
   2. Eksoskjelett oppsett (figur 1B,b)
      1. Bruk en ren pute til å pakke den ikke-dominerende hånden. Fest borrelåsen godt.
      2. Løsne tommelmekanismen på eksoskjelettet for å tillate justering av tommelåpningsvinkelen. Plasser den ikke-dominerende hånden i eksoskjelettet. Fest borrelåsen til håndflaten gjennom festeringen. Fest fingrene en etter en, som begynner med pekefingeren og etterbehandling med tommelen.
      3. Deretter fester du borrelåsen parallelt med håndleddet gjennom festeringen. Juster tommelen til en behagelig vinkel, og stram deretter tommelmekanismen.
   3. Oppsett av kontrollboks (figur 1A,c)
      1. Sett kablene for eksoskjelettehånden og sensorhansken inn i kontaktene i henholdsvis eksoskjelettehånden og sensorhanske. Deretter setter du kablene for eksoskjeletthånden og sensorhanske inn i kontakten i kontrollboksen. Til slutt setter du strømkabelen inn i kontrollboksen og kobler den til en stikkontakt med riktig spenning.
   4. Gjennomføre en oppvarmingsøkt (PROM-modus)
      1. Slå på kontrollboksen og juster modusen til Fem fingre. Denne modusen gjør at eksoskjelettet kan bevege motivets fingre passivt. Be faget utføre en gripe-og-release oppgave guidet av exoskeleton hånd for 2,5 min.
      2. Bytt modusen til enkeltfinger og la eksoskjelettet bevege motivets fingre individuelt og passivt. Be motivet om å strekke og trekke tilbake individuelle fingre i 2,5 min, veiledet av eksoskjeletthånden.
   5. Gjennomføre en robotassistert bimanuell bevegelsesøkt.
      1. Bytt modus til Speil. I denne modusen styrer bevegelsen av den dominerende hånden iført sensorhansken eksoskjeletthåndens bevegelser. Enhver bevegelse som er laget av sensorhansken, etterlignes og speiles av eksoskjelettet hånd. For eksempel tilsvarer en fleksjon av sensorhanskens pekefinger en fleksjon av eksoskjelettets pekefinger.
   6. Instruer motivet til å utføre en gripe-og-release oppgave i 2,5 min og gjøre individuelle fingerbevegelser i ytterligere 2,5 min mens du bruker sensorhansken. Denne handlingen speiles av eksoskjelettet hånd, som guider motivets ikke-dominerende hånd i å utføre de nødvendige oppgavene.
4. Utfør den oppgaveorienterte økten.
   1. Lær motivet hvordan man manipulerer de utformede objektene ved hjelp av robothåndsystemet i 5 min. Inkluder en palmarforståelse for å plukke opp pinnen, en lateral forutsikt for å plukke opp den rektangulære kuben, en tre-punkts chuck for å plukke opp kuben, et sfærisk grep for å plukke opp ballen, og et sylindrisk grep for å plukke opp den sylindriske linjen.
   2. Plasser to baser bilateralt foran motivets hender. Plasser hvert objekt som brukes i rehabiliteringen på toppen av disse basene for å hjelpe manipulasjon. Gjenta følgende sekvenser 20 ganger for alle objektene. Be motivene om å gripe objektet i startområdet til basen, løfte og flytte dem til midtlinjen og slipp ved hjelp av robothåndsystemet.
   3. Samtidig måler du suksessraten for disse 20 forsøkene. Utfør denne prosedyren på 3 påfølgende dager. Suksessraten er antall vellykkede manipulasjoner per 20 forsøk x 100%. Vellykket manipulering er definert som når fagene er i stand til å fullføre sekvensene med spesifikt gripemønster ved hjelp av robothåndsystemet og uten å slippe dem.
      MERK: Suksessraten vil bli brukt til å vurdere gjennomførbarheten av det bimanuelle robothåndsystemet hos friske forsøkspersoner.

2. Rekrutter tre slagpasienter for å fastslå anvendelsen av treningsprogrammet

1. Utfør screeningprosessen ved hjelp av følgende inklusjonskriterier: (1) alder 20–60 år; (2) signert informert samtykke; (3) diagnostisert med ensidig slag ≧ 1 måned (4) Modifisert Ashworth Scale (MAS) score ≦2; (5) Brunnstrom scenen ≦2; (6) MMSE score ≧24.
2. Gjennomfør prøve 1: Manipulere objekter når du ikke bruker robothåndsystem (Figur 2).
   1. La motivet sitte oppreist i en stol med en fast rygg og ingen armlener. Sett motivet foran et bord. Stå ved motivets berørte side. Plasser en slynge under motivets albue og eksoskjelett hånd for å støtte hans / hennes berørte arm.
   2. Lær motivet hvordan man manipulerer de utformede objektene i 5 min. Inkluder en palmarforståelse for å plukke opp pinnen, en lateral forstå for å plukke opp den rektangulære kuben, en tre-punkts chuck for å plukke opp kuben, et sfærisk grep for å plukke opp ballen, og et sylindrisk grep for å plukke opp den sylindriske baren.
   3. Plasser to baser bilateralt foran motivets hender. Plasser hvert objekt som brukes i rehabiliteringen på toppen av disse basene for å hjelpe manipulasjon. Be motivet om å manipulere de fem forskjellige objektene ved hjelp av sin berørte hånd 20 ganger. Støtt motivet i å flytte sin overarm om nødvendig.
   4. Samtidig måler du suksessraten for disse 20 forsøkene. Utfør denne prosedyren på 3 påfølgende dager.
3. Gjennomfør prøve 2: Manipulering av objekter ved hjelp av robothåndsystem (Figur 3).
   1. Monter eksoskjelettet til motivets berørte hånd og sensorhansken til den upåvirkede hånden. Gjenta trinn 1.3.1–1.3.3. Plasser en slynge under motivets albue og eksoskjelett hånd for å støtte hans / hennes berørte arm.
   2. Gjennomføre en oppvarmingsøkt (PROM-modus).
      1. Slå på kontrollboksen og juster modusen til Fem fingre. Be faget utføre en gripe-og-release oppgave guidet av exoskeleton hånd for 2,5 min.
      2. Bytt modus til én finger. Be motivet om å strekke og trekke tilbake individuelle fingre i 2,5 min, veiledet av eksoskjeletthånden.
      3. Bytt modus til Speil. Instruer motivet til å utføre en gripe-og-release oppgave i 2,5 min og gjøre individuelle fingerbevegelser i ytterligere 2,5 min mens du bruker sensorhansken. Denne handlingen speiles av eksoskjelettet hånd, som veileder motivets berørte hånd i å utføre de nødvendige oppgavene.
   3. Gjennomføre en oppgaveorientert økt.
   4. Lær motivet hvordan man manipulerer de utformede objektene ved hjelp av robothåndsystemet i 5 min. Inkluder en palmarforståelse for å plukke opp pinnen, en lateral forutsikt for å plukke opp den rektangulære kuben, en tre-punkts chuck for å plukke opp kuben, et sfærisk grep for å plukke opp ballen, og et sylindrisk grep for å plukke opp den sylindriske linjen.
   5. Plasser to baser bilateralt foran motivets hender. Plasser hvert objekt som brukes i rehabiliteringen på toppen av disse basene for å hjelpe manipulasjon. Gjenta følgende sekvenser 20 ganger for alle objektene. Be motivene om å gripe objektene i startområdet til basen, løfte og flytte dem til midtlinjen og slipp ved hjelp av robothåndsystemet.
   6. Samtidig måler du suksessraten for disse 20 forsøkene. Utfør denne prosedyren på 3 påfølgende dager. Suksessraten er antall vellykkede manipulasjoner per 20 forsøk x 100%. Vellykket manipulering er definert som når fagene er i stand til å fullføre sekvensene med spesifikt gripemønster ved hjelp av robothåndsystemet og uten å slippe dem.
      MERK: Suksessraten vil bli brukt til å vurdere muligheten for robothåndsystemet hos slagpasienter.

3. Pasientevaluering

1. For å vurdere akseptabilitet, still fagene følgende spørsmål på slutten av hver økt: (1) var robothåndsystemet nyttig for deg å manipulere objektene? (2) var det noen bivirkninger skjedde under eller etter treningsprogrammet?

Representative Results

Totalt seks forsøkspersoner ble inkludert i denne studien, inkludert tre friske forsøkspersoner og tre post-stroke. De demografiske dataene for begge gruppene vises i supplerende tabell 1. Gjennomsnittsalderen for den friske gruppen var 28 (område: 24–30), mens gjennomsnittsalderen for pasientgruppen var 49 (40–57). Den gjennomsnittlige vurderingspoengene for pasientgruppen var som følger: (1) MMSE=27 (26–29), (2) FMA=11,3 (6–15), (3) MAS=1, (4) Brunnstrom stadium=2.

I trinn 1 manipulerte fagene i den friske gruppen (n=3) alle objektene med og uten robothåndsystemet (Supplerende tabeller 2–6). Den gjennomsnittlige suksessraten i løpet av de 3 dagene uten robothånden, som vist i figur 4,var som følger: peg = 100 ± 0% (gjennomsnitt ± S.D.); rektangulær kube= 100 ±0%; kube= 100 ± 0%; ball = 100 ± 0%, og sylindrisk bar = 100 ± 0%. Den gjennomsnittlige suksessraten i løpet av de 3 dagene ved hjelp av robothånden, som vist i figur 4,var som følger: peg = 100 ± 0%; rektangulær kube= 100 ±0%; kube= 100 ± 0%; ball = 100 ± 0%, og sylindrisk bar = 100 ± 0%. Resultatene støttet muligheten for robothåndsystemet i den sunne gruppen.

I trinn 2 viste alle pasientene (n=3) vanskeligheter med å manipulere objektene uten robothåndsystemet (Supplerende tabeller 2–6), som viser 0±0% suksessrater for alle objekter, men suksessratene økte betydelig når de brukte robothåndsystemet (figur 4). Spesielt var deres suksessrater som følger: peg = 98,89 ± 1,92%, rektangulær kube = 97,78 ± 3,84%, kube = 97,78 ± 2,55%, ball = 99,44 ± 0,96%, og sylindrisk bar = 100 ± 0 %. Suksessratene ved bruk av robothåndsystemet hos pasientene var lik de hos de friske fagene. Resultatene støttet muligheten for robothåndsystemet hos slagpasienter.

I trinn 3 rapporterte alle pasientene at robothåndsystemet var nyttig for å manipulere objekter. I tillegg fullførte alle forsøkspersonene prosedyren i 3 påfølgende dager uten å rapportere bivirkninger. Resultatene støttet akseptabiliteten til treningsprogrammet.

Figur 1: Eksperimentelle objekter og design.
(A) Designet objekter: (a) peg (hode: 4,5 cm diameter, bolen: 3 cm diameter, BRS=3), (b) rektangulær kube (1 cm x 4 cm x 4 cm, BRS=4), (c) kube (4 cm^3,BRS=4), (d) kule (6 cm diameter, BRS=5), (e) sylindrisk bar (4 cm diameter, BRS=5) og (f) sokkel; (B) Eksperimentell oppsett: (a) Slynge, (b) exoskeleton hånd, og (c) kontrollboks. Vennligst klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figur 2: Personer som manipulerer objekter uten å bruke et robothåndsystem Vennligst klikk her for å se en større versjon av denne figuren.

Figur 3: Personer som manipulerer objekter ved hjelp av et robothåndsystem Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.

Figur 4: Resultater av gripeoppgaver.
Resultatene viste en forskjell mellom de friske og pasientgruppene (Mann-Whitney U-testen) uten å bruke roboten (ikke-robottilstand), men forskjellen ble ikke lenger observert med roboten (Robottilstand). Vennligst klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Tillegg tabell 1. Vennligst klikk her for å laste ned denne tabellen.

Tillegg tabell 2. Vennligst klikk her for å laste ned denne tabellen.

Tillegg tabell 3. Vennligst klikk her for å laste ned denne tabellen.

Tillegg tabell 4. Vennligst klikk her for å laste ned denne tabellen.

Tillegg tabell 5. Vennligst klikk her for å laste ned denne tabellen.

Tillegg tabell 6. Vennligst klikk her for å laste ned denne tabellen.

Discussion

Resultatene av denne studien viste følgende: (1) begge gruppene kunne med hell forstå objektene som følger med robothåndsystemet. De var i stand til å fullføre denne oppgaven med en nesten 100% suksessrate, noe som bekrefter gjennomførbarheten av det foreslåtte robotassisterte oppgaveorienterte treningsprogrammet. (2) Det var ingen rapporter om skader eller bivirkninger i studieperioden, og alle pasientene rapporterte at robothåndsystemet var nyttig for å manipulere objekter. Dette bekreftet akseptabiliteten til robothåndsystemet og treningsprogrammet.

Dette er den første protokollen som bruker et bilateralt robothåndsystem til å samhandle med ekte objekter^8,,13,,14. Daglige aktiviteter avhengig av håndfunksjon er kompliserte¹⁵, spesielt bimanuelle oppgaver¹², for eksempel å ta på seg bukser eller vri et håndkle. Vi foreslår at treningsprogrammet som involverer å praktisere ulike gripemønstre bimanuelt, vil kunne legge til rette for fagenes håndfunksjon og forbedre faktisk ADL-ytelse. Objektene for denne studien ble designet med gjennomførbarhet, stabilitet og elastisitet i tankene. Spesielt ble formene, størrelsene og materialene til objektene designet for å passe til de stive fellesposisjonene til eksoskjelettet og tillate tilstrekkelig sensorisk tilbakemelding. I tillegg ble hver form designet for å trene et annet grepmønster skissert i "Brunnstrom-scenen". Det gir terapeuter et strukturert system som gjør at de kan vurdere vanskeligheten med oppgaven. Videre kan robothåndsystemet brukes på stoke-pasienter som har en alvorlig nedsatt håndfunksjon (dvs. Brunnstrom stadium ≤2). De kan få motorerfaring og sensorisk inngang ved hjelp av exoskeleton robot hånd.

Robothåndsystemet har flere begrensninger. Bevegelseshastigheten til eksoskjelettet er fast og kan ikke nøyaktig matche bevegelseshastigheten til sensorhansken. Dette kan påvirke effekten av BMT og begrense variasjonen av treningsoppgaver. Den lille størrelsen exoskeleton hånd kan være for stor for noen, fordi den ble designet basert på en mannlig hånd. Eksoskjeletthånden har bare en grad av frihet i fingerbevegelse, og tommelens posisjon er festet, noe som forbyr tredimensjonal bevegelse av fingrene og øker vanskeligheten med å samhandle med virkelige gjenstander. Vekten av eksoskjelettet er en byrde for slagpasienter. De viste vanskeligheter med å nå ut uavhengig med robothånden, så et fjæringssystem som brukes på armer og underarmer er nødvendig for å støtte den proksimale delen av de berørte øvre lemmer og bistå håndtreningsprogrammet.

Det er viktig å forbedre symmetrien mellom sensorhansken og eksoskjelettet for å oppnå virkelig bimanuelle bevegelser. Ekstra fiksering bør påføres for å passe mindre hender. En raffinert versjon av eksoskjelettet skal være utstyrt med mer justerbare skjøter slik at robothånden kan utføre flerdimensjonale bevegelser og kompliserte håndtreningsoppgaver. Videre kan en bærbar type robothåndsystem med rehabiliteringsprogrammene eksternt planlagt av terapeuter brukes i hjemmebaserte rehabiliteringsprogrammer.

Det var flere begrensninger i faginkludering som kan påvirke generaliseringen av å bruke opplæringsprotokollen. Dette er en pilotstudie for å vurdere gjennomførbarheten og akseptabiliteten til treningsprogrammet, og dermed er utvalgsstørrelsen svært liten. De funksjonelle egenskapene til slagpasientene er ganske homogene, med MAS = 1, Bunnstrom stadium = 2, og FMA score fra 6 til 15. Disse pasientene har alvorlig motorisk svekkelse på sine berørte hender, slik at de etter utvidelsen ved hjelp av systemet hadde en betydelig forbedring i motorytelsen sammenlignet med deres tidligere tilstand, en egenskap som kan overvurdere effekten av vårt robotsystem. I tillegg rekrutterte vi med lavere spasticitet for enkelt å veilede bevegelsen av de berørte hendene av robotsystemet, men disse enhetene er kanskje ikke egnet for pasienter med sterk spasticitet. Som en mulighets- og akseptabilitetsstudie gjennomførte vi ikke vurderinger etter behandling. Etter denne studien vil vi gjennomføre en randomisert kontrollert studie for å karakterisere effekten av det robotassisterte oppgaveorienterte treningsprogrammet.

Denne studien hadde som mål å utvikle et nytt robotassistert oppgaveorientert håndrehabiliteringsprogram. Protokollen som ble opprettet, dekket i stor grad oppsettet og kravene til prosedyrene samtidig som programmets gjennomførbarhet og akseptabilitet. Programmet ble konkludert med å være gjennomførbart, akseptabelt og trygt. Resultatene av programmet viste at treningsprotokollen og objektene spesielt designet for robotassistert rehabilitering er egnet for nevrorehabilitering for hjerneslagpasienter. For å verifisere disse funnene, er en randomisert kontrollert studie nødvendig for å bestemme den terapeutiske effekten av treningsprogrammet.

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.