Zlepšení funkce úchopu u lidí s poruchami senzomotoriky kombinací elektrické stimulace s robotickou ortézou ruky (SENSIBLE-EXO)

Poruchy motoriky rukou a smyslů v důsledku neurologických poruch nebo zranění postihují více než 50 milionů jedinců na celém světě. Stavy, jako je mrtvice, poranění míchy (SCI) a traumatické poranění mozku (TBI), mohou způsobit dlouhodobé poškození rukou, což má velký dopad na každodenní aktivity a sociální integraci. Vzhledem k tomu, že tradiční fyzioterapie má při rehabilitaci omezenou účinnost, objevily se jako nezbytné řešení asistenční zařízení pomáhající při provádění každodenních činností. Měkké exoskelety nabízejí výhody, protože jsou pro uživatele pohodlnější a přizpůsobivější, ale často mají potíže s generováním dostatečné síly. Na druhou stranu, elektrické stimulační oděvy, jako jsou e-rukávy, slibují stimulaci nervů a svalů v předloktí. Dosažení přesné a stabilní kontroly pohybu však zůstává náročné kvůli potížím s umístěním elektrod pro cílenou stimulaci. Navíc žádné z aktuálně dostupných zařízení není schopno uměle obnovit ztracený pocit v rukou uživatelů, což omezuje jejich schopnost manipulovat s křehkými předměty.

Naše studie uznává tato omezení a navrhuje řešení, které kombinuje standardní měkký exoskelet na ruce s: (i) elektrickou stimulací svalů flexorů a extenzorů prstů za účelem vytvoření umělých svalových kontrakcí synchronizovaných s pohybem exoskeletu, kompenzujících nedostatek síly uchopení, a (ii) elektrická stimulace nervů k umělé obnově ztraceného pocitu doteku, umožňující uživatelům získat zpětnou vazbu o síle, kterou působí při interakci s prostředím. Vyšetřovatelé označují tuto navrhovanou kombinaci jako Sensible-Exo.

K dosažení tohoto cíle se náš projekt zaměřuje na vyhodnocení funkčních zlepšení v asistenčních a rehabilitačních scénářích pomocí SensoExo ve srovnání s použitím pouze exoskeletu nebo bez jakékoli podpory. Exoskeleton bude spojen s elektrickým stimulačním návlekem schopným poskytovat neinvazivní elektrickou stimulaci ve formě funkční elektrické stimulace (FES) a transkutánní elektrické nervové stimulace (TENS). K modulaci elektrické stimulace bude použita rukavice se zabudovanými senzory síly a ohybu. Kromě studia vylepšení funkčních úkolů budou vyšetřovatelé zkoumat zlepšení ve vnímání těla, reprezentaci a integraci více smyslů. Ve skutečnosti se vyšetřovatelé také zaměřují na identifikaci způsobu, jakým pacienti vnímají své tělo, pomocí ad-hoc hodnocení virtuální reality, které bylo vyvinuto. Před každým hodnocením pacient provede určitý předem definovaný pohyb ve virtuální realitě, aby se s ní seznámil a zvýšil své ztělesnění.

Během studie budou účastníci provádět řadu úkolů na základě svých zbytkových schopností, včetně motorických úkolů (např. chyť a uvolni, test funkce rukou Toronto Rehabilitation Institute, test regulace síly úchopu, test virtuálních vajec), kognitivní úkoly (duální úkoly) a hodnocení tělesné reprezentace a vnímání. Některé z těchto úkolů budou prováděny v prostředí virtuální reality, a to jak s aktivní stimulací, tak bez ní.