Forbedring af gribefunktionen hos mennesker med sansemotoriske svækkelser ved at kombinere elektrisk stimulering med en robothåndsortose (SENSIBLE-EXO)

Håndmotoriske og sensoriske svækkelser som følge af neurologiske lidelser eller skader påvirker mere end 50 millioner individer verden over. Tilstande som slagtilfælde, rygmarvsskade (SCI) og traumatisk hjerneskade (TBI) kan forårsage langvarige håndsvækkelser, som i høj grad påvirker daglige aktiviteter og social integration. Da traditionel fysioterapi har begrænset effektivitet i rehabilitering, er hjælpemidler, der hjælper med at udføre daglige aktiviteter, dukket op som en nødvendig løsning. Bløde eksoskeletter giver fordele, da de er mere komfortable og tilpasselige for brugeren, men de kæmper ofte for at generere tilstrækkelig kraft. På den anden side viser elektrisk stimuleringsbeklædning, ligesom e-ærmer, lovende ved at stimulere nerver og muskler i underarmen. Det er dog stadig en udfordring at opnå præcis og stabil bevægelseskontrol på grund af vanskeligheder med elektrodeplacering til målrettet stimulering. Desuden er ingen af ​​de aktuelt tilgængelige enheder i stand til kunstigt at genoprette tabt følelse i brugernes hænder, hvilket begrænser deres evne til at manipulere med skrøbelige genstande.

I erkendelse af disse begrænsninger foreslår vores undersøgelse en løsning, der kombinerer et standard blødt eksoskelet i hånden med: (i) elektrisk stimulering af fingrenes bøje- og ekstensormuskler for at generere kunstige muskelsammentrækninger synkroniseret med exoskeletets bevægelse, der kompenserer for manglen på gribekraft, og (ii) elektrisk stimulering af nerverne for kunstigt at genoprette den tabte følelse af berøring, hvilket gør det muligt for brugerne at modtage feedback på den kraft, de udøver, når de interagerer med omgivelserne. Efterforskerne omtaler denne foreslåede kombination som Sensible-Exo.

For at nå dette mål har vores projekt til formål at evaluere de funktionelle forbedringer i assisterende og rehabiliterende scenarier ved hjælp af SensoExo sammenlignet med kun at bruge exoskelettet eller slet ingen støtte. Eksoskelettet vil blive koblet med en elektrisk stimulerende sleeve, der er i stand til at levere ikke-invasiv elektrisk stimulation i form af Functional Electrical Stimulation (FES) og Transcutaneous Electrical Nerve Stimulation (TENS). En handske med indlejrede kraft- og bøjningssensorer vil blive brugt til at modulere den elektriske stimulation. Udover at studere forbedringen af ​​funktionelle opgaver, vil efterforskerne udforske forbedringer i kropsopfattelse, repræsentation og multi-sensorisk integration. Faktisk sigter efterforskerne også på at identificere den måde, patienterne opfatter deres krop på ved hjælp af ad-hoc virtual reality-vurderinger, der er blevet udviklet. Før hver vurdering vil patienten udføre en foruddefineret bevægelse i virtual reality for at blive fortrolig med den og øge legemliggørelsen.

I løbet af undersøgelsen vil deltagerne udføre en række opgaver baseret på deres resterende evner, herunder motoriske opgaver (f.eks. grab and release, Toronto Rehabilitation Institute Hand Function Test, grebskraftreguleringstest, virtuel ægtest), kognitive opgaver (dobbelte opgaver) , og vurderinger af kropsrepræsentation og perception. Nogle af disse opgaver vil blive udført i Virtual Reality-miljøer, både med og uden aktiv stimulering.