Kortikale und biomechanische Dynamik des Knöchelrobotik-Trainings beim Schlaganfall (AbotMot)

Nachdem die Einverständniserklärung eingeholt wurde, erfordert diese Pilotstudie mindestens elf Besuche für alle Probanden. Der erste Besuch beinhaltet Screening- und Eignungstests, die etwa 3 Stunden dauern und im VAMC (Veteran's Administration Medical Center) in der Geriatric Assessment Clinic (GAC) stattfinden. Der zweite und dritte Besuch im VAMC Human Motor Performance Laboratory dauern etwa 3 Stunden und umfassen die Erfassung von nichtinvasivem EEG, Oberflächen-EMG und -EKG sowie das Üben von Knöchelbewegungen mithilfe des Knöchelroboters zum Spielen von Videospielen. Darüber hinaus werden Messungen der Gang- und Gleichgewichtsfunktion vor und nach dem Anklebot-Training bewertet. Für die nächsten 3 Wochen werden die Probanden zu Hause an einem überwachten (log) Gehprogramm teilnehmen. Die nächsten sieben Besuche (das Trainingsprogramm) beinhalten das weitere Üben von Knöchelbewegungen durch Verwendung des Knöchelroboters zum Spielen von Videospielen, das Sammeln von Motorsteuerungsdaten, aber nicht das Sammeln von elektrophysiologischen Daten. Der elfte Besuch (letzter Besuch) ist mit den Besuchen identisch 2 & 3.

Besuch 1: Screening-Bewertungen umfassen die Überprüfung von Krankenakten, medizinischen und neurologischen Untersuchungen zur Feststellung der Eignung. Zu den klinischen Bewertungen gehören auch das Mini Mental State Exam (MMSE) und das Center for Epidemiological Study (CES-D). Klinischer Verdacht oder Hinweise auf diese Screening-Instrumente von Demenz, Depression oder anderen kognitiven Defiziten, die die Studie beeinträchtigen könnten, schließen eine weitere Studienbewertung aus und veranlassen eine Überweisung an die Psychiatrie oder einen anderen geeigneten Arzt zur weiteren Bewertung. Die Automated Neuropsychological Assessment Metrics (ANAM) wird auch als umfassendes neuropsychologisches Instrument zur Messung mehrerer Facetten neuropsychologischer Prozesse verwaltet, die sich auf kognitive Funktionen und motorisches Lernen beziehen. Darüber hinaus werden die Teilnehmer gebeten, 3 Mal 10 Meter über eine Gangmessmatte in ihrer bevorzugten Geschwindigkeit zu gehen, während sie sich in einem Sicherheitsgurt befinden und von einem erfahrenen Forschungsassistenten begleitet (nicht unterstützt) werden. Dies hilft bei der Bestimmung ihres Defizitschweregrads für die Gruppierung während der Datenanalyse. Abschließend wird eine neurologische Standarduntersuchung durch medizinisch zugelassenes Personal durchgeführt.

Besuch 2 & 3 & 11: Nach der Aufnahme in die Studie und dem medizinischen Screening werden die Probanden mit dem Anklebot getestet, während EEG, EMG und Herzfrequenz (EKG) aufgezeichnet werden.

Zunächst werden die Probanden mit einer Stretch-Lycra-Kappe ausgestattet, die 64 versenkte EEG-Sensoren aus Zinn beherbergt. Die Haut des Teilnehmers wird an jeder Sensorstelle mit dem Ende eines Wattestäbchens leicht abgerieben oder gerieben, um Öl und abgestorbenes Epidermisgewebe zu entfernen und eine gute Leitfähigkeit des EEG-Signals herzustellen. Die Haut wird nicht gebrochen. Unter Verwendung eines stumpfen Applikators, der an einer Spritze befestigt ist, wird dann ein von der FDA zugelassenes, ungiftiges leitendes Gel durch eine Öffnung in jedem der 64 Aufzeichnungssensoren aufgetragen, um einen kontinuierlichen Kontakt des Gels zwischen der Haut an den Aufzeichnungsstellen und den entsprechenden Sensoren herzustellen . Aufzeichnungssensoren werden auch auf der Haut über und unter dem linken Auge positioniert, um die Augenbewegungen zu überwachen, sowie an beiden Ohrläppchen, um als "Nicht-Gehirn"-Referenzstellen zu dienen. Im Frontbereich wird eine Masseelektrodenstelle angebracht. Der Augenkanal und die Referenzstellen werden mit einem Pad leicht angeschliffen, mit Alkohol eingerieben und mit dem leitfähigen Gel vorbereitet, um eine kontinuierliche Verbindung zwischen der Kopfhaut und der Sensoroberfläche zu ermöglichen. Außerdem werden Oberflächen-EMG-Elektroden an Tibialis anterior, Gastrocnemius und, falls erforderlich, den Peronaeusmuskeln des paretischen Beins angebracht. Ableitungen für die EKG-Aufzeichnung werden bilateral an Stellen unmittelbar unterhalb der Schlüsselbeine angelegt.

Sobald die Einrichtung abgeschlossen ist, werden die Probanden gebeten, 10 m über eine instrumentierte Gangmatte zu gehen, um Gangparameter während 3 bevorzugten und 3 schnellsten Gehversuchen aufzuzeichnen. Die Probanden werden gebeten, diese Gehaufgaben zu wiederholen, während sie eine gleichzeitige kognitive Aufgabe ausführen, die aus dem Lösen und mündlichen Berichten von Antworten auf einfache arithmetische Probleme besteht. Sie tragen einen Gehgurt und werden vom Forschungspersonal beim Gehen engmaschig betreut und erhalten nach Bedarf Sitzpausen, um Ermüdung vorzubeugen. Ein zweiter Test misst die Gleichgewichtskontrolle durch Aufzeichnung von 30-Sekunden-Versuchen des Haltungsschwankens während des ruhigen Stehens auf einer Kraftmessplatte. Drei Gleichgewichtszustände umfassen offene Augen, geschlossene Augen und offene Augen, während gleichzeitig eine kognitive Aufgabe ausgeführt wird, die aus dem Lösen und mündlichen Berichten von Antworten auf einfache arithmetische Probleme besteht. Sitzgelegenheiten werden nach Bedarf zur Verfügung gestellt.

Nach dem Baseline-Funktionstest werden die Teilnehmer auf einen Stuhl gesetzt und der Knöchelroboter wird mit einer orthopädischen Knieorthese und einem orthopädischen Schuh an ihrem gelähmten Bein befestigt. Polster und Polsterung werden nach Bedarf für eine korrekte Anpassung angebracht, und die Knieorthese wird zur Stabilität am Stuhl montiert. Das Bein ruht auf einer gepolsterten Stütze mit dem Knie in 45 Grad und dem Fuß, der sich frei bewegen kann.

Sobald die Einrichtung abgeschlossen ist, werden die Probanden gebeten, eine Reihe von Videospielen zu "spielen", indem sie den paretischen Knöchel plantar- oder dorsal beugen, um einen entsprechenden Cursor auf einem Computerbildschirm zu bewegen, um sich langsam bewegende Ziele zu treffen. Das erste Spiel dauert etwa zwei Minuten und wird ohne Roboterunterstützung gespielt, um die grundlegende motorische Kontrolle und Fähigkeit der Probanden zu beurteilen. Anschließend bieten 6 Spiele mit einer Dauer von etwa 4 Minuten unterschiedliche Ebenen der Roboterunterstützung, um die Probanden zu führen oder zu ermutigen, die vorgeschriebenen Knöchelbewegungen auszuführen. Die Art und Menge der Roboterunterstützung wird während der Sitzung variiert, um das kurzfristige motorische Lernen und die Kontrolle des paretischen Sprunggelenks zu fördern. Nach Abschluss der leistungsbasierten Trainingsserie schließt eine Wiederholung des zweiminütigen Spiels ohne Unterstützung die Einheit ab.' Schließlich werden die Probanden gebeten, die Haltungsschwankungs- und Gehtests wie zuvor zu wiederholen.

Besuche 4-10: Die Teilnehmer werden auf einem Stuhl sitzen und der Knöchelroboter wird mit einer orthopädischen Knieorthese und einem orthopädischen Schuh an ihrem gelähmten Bein befestigt. Polster und Polsterung werden nach Bedarf für eine korrekte Anpassung angebracht, und die Knieorthese wird zur Stabilität am Stuhl montiert. Das Bein ruht auf einer gepolsterten Stütze mit dem Knie in 45 Grad und dem Fuß, der sich frei bewegen kann.

Sobald die Einrichtung abgeschlossen ist, werden die Probanden gebeten, eine Reihe von Videospielen zu "spielen", indem sie den paretischen Knöchel plantar- oder dorsal beugen, um einen entsprechenden Cursor auf einem Computerbildschirm zu bewegen, um sich langsam bewegende Ziele zu treffen. Das erste Spiel dauert etwa zwei Minuten und wird ohne Roboterunterstützung gespielt, um die grundlegende motorische Kontrolle und Fähigkeit der Probanden zu beurteilen. Anschließend bieten 6 Spiele mit einer Dauer von etwa 4 Minuten unterschiedliche Ebenen der Roboterunterstützung, um die Probanden zu führen oder zu ermutigen, die vorgeschriebenen Knöchelbewegungen auszuführen. Die Art und Menge der Roboterunterstützung wird während der Sitzung variiert, um das kurzfristige motorische Lernen und die Kontrolle des paretischen Sprunggelenks zu fördern. Nach Abschluss der leistungsbasierten Trainingsserie schließt eine Wiederholung des zweiminütigen Spiels ohne Unterstützung die Sitzung ab. Während dieser Trainingseinheiten werden keine elektrophysiologischen Daten erfasst, sondern nur Motorsteuerungsdaten, die vom Anklebot selbst erfasst werden.