Wirksamkeit des durch BCI kontrollierten Hand-Exoskeletts bei Patienten nach einem Schlaganfall (iMove)

Das BCI-Training basiert auf der Aufzeichnung von EEG-Aktivitätsmustern während der Handmotorik. Ein Proband sitzt bequem 1 m von einem Computerbildschirm entfernt, auf dem während der Sitzung visuelle Anweisungen angezeigt werden. Das robotische Exoskelett wird an der gelähmten Hand befestigt. Das Subjekt fixiert sich visuell auf einen Kreis, der in der Mitte des Bildschirms dargestellt wird, und erhält Anweisungen von drei umgebenden rautenförmigen Pfeilen. Dem Subjekt werden drei Befehle gegeben, die es anweisen, sich zu entspannen oder sich eine langsame Handöffnungsbewegung mit der rechten oder linken Hand vorzustellen. Der Befehl „Entspannen“ bedeutet, dass die Testperson stillsitzen und in die Mitte des Bildschirms schauen muss. Befehle werden nach dem Zufallsprinzip präsentiert und haben jeweils eine Dauer von 10 Sekunden.

Ein visueller Hinweis gibt dem Probanden eine Rückmeldung bezüglich der Erkennung der mentalen Aufgabe: Der zentrale Kreis wurde grün, wenn der Klassifikator die Aufgabe in Übereinstimmung mit dem gegebenen Befehl erkennt, oder bleibt weiß, wenn das Signal nicht erkannt wird. Zusätzlich zum visuellen Feedback erhält der Proband kinästhetisches Feedback: Das Exoskelett öffnet die Hand, wenn der Klassifikator die Bilder einer paretischen Handbewegung erkennt.

Das EEG wird mit 30 über den Kopf verteilten Elektroden nach dem international gebräuchlichen 10-20-System erfasst. EEG-Signale werden von 5-30Hz gefiltert. In dem System wird ein Bayes'scher Ansatz zur Klassifizierung von EEG-Mustern verwendet. Die für das Funktionieren von BCI relevantesten Aktivitätsquellen werden mithilfe einer unabhängigen Komponentenanalyse (ICA) identifiziert. Die Klassifikationsgenauigkeit wird mit Cohens Kappa gemessen (Kohavi und Provost, 1998). Das Verfahren kann aus bis zu drei Sitzungen bestehen, die Dauer einer Sitzung beträgt 10 Minuten, zwischen den Sitzungen liegen 5 Minuten Pause und die Gesamtdauer des Verfahrens beträgt bis zu 45 Minuten. Die Anzahl der Verfahren - mindestens 10. Das maximale Intervall zwischen den Eingriffen beträgt 3 Tage.