Eine technikbasierte Gleichgewichtsbewertungs- und Trainingsplattform (BATP)

Diese Studie umfasst zwei spezifische Ziele: SA-1) Entwicklung einer Gleichgewichtsbewertungs- und Trainingsplattform (BATP) basierend auf dem bestehenden BRT; und SA-2) Bewertung der Test-Retest-Zuverlässigkeit des BATP-Bewertungsmoduls und des motorischen Lerneffekts des Schulungsmoduls.

Methoden im Zusammenhang mit dem spezifischen Ziel 1 SA-1.1: Entwickeln Sie ein auf dem BRT basierendes BATP, das Echtzeit-Computing und einen adaptiven Treppenalgorithmus umfasst, um die Gleichgewichtsgrenze der Probanden festzulegen. Ändern Sie den experimentellen Steueralgorithmus und die Hardware-Einrichtung des BRT so, dass Daten von unseren vorhandenen Messsystemen kontinuierlich an eine Echtzeit-Computing-Workstation gestreamt und vom experimentellen Steueralgorithmus gelesen werden, sodass dieser die Fußbewegung überwachen und kontinuierlich wichtige Leistungskennzahlen berechnen kann. Zu diesen Messungen gehören der quadratische mittlere Trackingfehler (RMSE) und die quadratische mittlere Abweichung (RMSD) zwischen der Bodenebenenprojektion des Massenschwerpunkts (CoM) und der Mitte der Stützbasis (BoS). Integrieren Sie einen adaptiven Treppenalgorithmus in den experimentellen Echtzeit-Steuerungsalgorithmus, um die Zielpositionen festzulegen, die der Gleichgewichtsgrenze entsprechen, basierend auf der Fußbewegung (d. h. dem Treten).

SA-1.2: Ersetzen Sie die Projektionsfläche durch eine Virtual-Reality-Brille. Der experimentelle Steuerungsalgorithmus wird weiter modifiziert, um eine virtuelle Kugel in der Virtual-Reality-Brille anzuzeigen. Die Virtual-Reality-Brille bietet einen direkten Blick auf die tatsächliche physische Umgebung, zeigt aber auch, wie die Kugel der durch den adaptiven Treppenalgorithmus oder die Bewertungs- oder Schulungsmodule vorgegebenen Flugbahn folgt. Wenn die Fingerspitze des Motivs die Mitte der Zielkugel berührt, gibt sie durch Farbwechsel ein visuelles Feedback.

SA-1.3: Entwickeln Sie die Bewertungs- und Schulungsmodule des BATP. Das Bewertungsmodul besteht aus der Messung der Gleichgewichtsgrenze des Probanden, der Berechnung der umgrenzenden Zielbewegung der Mannigfaltigkeit und der Bewegung des Ziels innerhalb der Mannigfaltigkeit. wie gerade beschrieben. Das angeschnallte Subjekt verfolgt dann die Scheibe 90 Sekunden lang. Nach einer Pause von 2 1/2 Minuten wird der Vorgang ein zweites Mal wiederholt. Die Tracking- und Ruhezeiten können variiert werden, um die Messqualität zu optimieren und den individuellen Bedürfnissen und Fähigkeiten des Probanden gerecht zu werden.

Das Trainingsmodul arbeitet in einer Schleife, die eine vom Bediener festgelegte Anzahl von Trainingskämpfen präsentiert. Ein Trainingskampf besteht aus der Messung der Gleichgewichtsgrenze, der Berechnung der Mannigfaltigkeit und der Zielbewegung, dem Präsentieren des Verfolgungsziels für fünf Minuten und einer zweieinhalbminütigen Pause, bevor dem Bediener das Signal gegeben wird, mit dem nächsten Kampf zu beginnen. Die Verfolgungs- und Ruhezeiten können variiert werden, um die Trainingseffizienz zu optimieren und den individuellen Bedürfnissen und Fähigkeiten des Probanden gerecht zu werden. Bei diesem Vorschlag besteht eine Trainingseinheit aus fünf Kämpfen und dauert etwa 60 Minuten. Wie im Bewertungsmodul werden die Probanden bei der Verfolgungsaufgabe angeschnallt, um sich vor Stürzen zu schützen.

Die Module „Bewertung“ und „Schulung“ sammeln beide die gleichen Daten (Alle Daten werden für Offline-Analysen nach dem Test gespeichert: a) Die Werte von r und entsprechend jedem Limit of Balance und Limit of Balance; b) Die Bewegung (Position vs. Zeit) der Zielkugel; c) Die Bewegung jedes der 13 Körpersegmente sowie der Spitze des Tracking-Fingers [diese Daten werden verwendet, um den Tracking-Fehler (RMSE) und die Gleichgewichtsstabilität (RMSD) zu berechnen und den adaptiven Treppenalgorithmus zu informieren, wenn ein Schritt erfolgt ]; d) Bodenreaktionskräfte und -momente für jeden Fuß.

Methoden im Zusammenhang mit dem spezifischen Ziel 2 SA-2.1: Bewerten Sie die Test-Retest-Zuverlässigkeit des Bewertungsmoduls und vergleichen Sie die darin enthaltene Leistung der Probanden mit der bei etablierten klinischen Messungen von Gleichgewicht, Reichweite und Angst vor Stürzen. Zwanzig Erwachsene mit Schlaganfall (STR) werden im Abstand von 48 Stunden zwei Tests mit dem Bewertungsmodul unterzogen. Vor jedem Test werden klinische Maßnahmen durchgeführt. Die Test-Retest-Zuverlässigkeit wird bewertet

SA-2.2: Bewerten Sie den motorischen Lerneffekt des Trainingsmoduls bei drei einstündigen Trainingseinheiten über eine Woche. Zehn Probanden, die zufällig aus den Teilnehmern von SA-2.1 ausgewählt werden, absolvieren eine Woche lang drei einstündige Trainingseinheiten. Die SA-2.1-Test-Retest-Daten dienen hier auch als doppelte Basisdaten zur Feststellung der Gleichgewichtsleistung vor dem Training. Die Probanden werden anhand der klinischen Maßnahmen zu Beginn und unmittelbar nach dem Training bewertet. Das motorische Lernen wird anhand von Daten aus den Basisbewertungen, den klinischen Messungen und aus dem Trainingsmodul bewertet, die aus den letzten 90 Sekunden des letzten Trainingsdurchgangs jeder Trainingseinheit stammen.