EMG-gesteuerte virtuelle Realität zur Verbesserung der Funktion der oberen Extremitäten bei Patienten mit chronischem Schlaganfall

Hintergrund

Die Weltgesundheitsorganisation (WHO) definiert einen Schlaganfall als sich schnell entwickelnde klinische Anzeichen einer fokalen oder globalen Störung der Gehirnfunktion, mit Symptomen, die länger als 24 Stunden anhalten oder zum Tod führen, und ohne offensichtliche nicht vaskuläre Ursache. Die Inzidenz von Schlaganfällen in Schweden beträgt 300 Fälle pro 100.000 Einwohner in einem Jahr, von denen 200 zum ersten Mal einen Schlaganfall erleiden, was zu 18.000 neuen Schlaganfallopfern führt. Davon sterben etwa 20 % innerhalb des ersten Monats und etwa 1/3 der Überlebenden bleibt nach 6-12 Monaten erheblich behindert.

Die Funktion der oberen Extremität ist nach einem Schlaganfall bei etwa 70-80 % der Patienten in der akuten Phase und bei 40 % in der chronischen Phase beeinträchtigt. Diese Beeinträchtigung schränkt die freiwilligen, gut koordinierten und effektiven Bewegungen sowie das Aktivitätsniveau und die Teilhabe einer Person an ihrem sozialen und physischen Umfeld ein. Diese langjährige Behinderung beeinträchtigt auch die Lebensqualität. Die verbesserte Funktion der oberen Extremitäten ist einer der vorgeschlagenen Forschungsbereiche für Schlaganfallüberlebende.

Ziele

Hauptziel:

Untersuchen Sie die Wirksamkeit von Elektromyographie-gesteuerter Augmented Reality und Serious Gaming auf die Funktionalität der oberen Extremitäten bei Patienten in der chronischen Genesungsphase nach einem Schlaganfall, messen Sie mit FMA-UE- und ARAT-Tests

Sekundäre Ziele:

• Untersuchen Sie Veränderungen in der Bewegungsqualität bei der Durchführung einer täglichen Aufgabe mithilfe der kinematischen Analyse und der wahrgenommenen Schwierigkeiten bei täglichen Aktivitäten.
• Messen Sie, wie sich die Kraft an der betroffenen Extremität nach der Behandlung verändert. Messen Sie mit einem Dynamometer.
• Messen Sie mit dem Verkörperungsfragesteller, ob die Behandlung einige Veränderungen an der Verkörperung der betroffenen Extremität bewirkt.
• Messen Sie mit Thermografie die Hauttemperaturunterschiede zwischen der betroffenen und der nicht betroffenen Extremität vor und nach der Behandlung.

Tertiäre Ziele:

Die tertiären Ziele dieser Studie sind die Untersuchung der Wirkung des Trainings auf die Elektromyographie-basierte Mustererkennungsgenauigkeit und die Scores der gezielten Leistungskontrolle, Änderungen in der Kinematik und Änderungen in ABILHAND, Barthel-Index, Muskeltonus und Empfindungsscores in der betroffenen Extremität über dem Erholungsphase.

Studiendesign

Ein- und Ausschlusskriterien für potenzielle Patienten werden bei der ersten Messsitzung angesprochen. Baseline-Messungen beginnen in Woche 1 und, falls erforderlich, werden Einschluss- und Ausschlusskriterien neu bewertet.

Die Patienten werden einem Single-Subject-Design (A-B-A-FU) unterzogen. Interventionsphasen sind wie folgt:

A (Grundlinie). 2-3 Wochen ohne Intervention mit Messungen ein- oder zweimal pro Woche mit mindestens 3 Bewertungen.

B (Intervention). 6 Wochen Intervention dreimal pro Woche mit einmal wöchentlicher Messung (18 Sitzungen).

A (Umkehrung). 2-3 Wochen ohne Intervention mit Messungen ein- oder zweimal pro Woche mit mindestens 3 Bewertungen.

FU (Nachsorge). Kontrollmessungen nach 3 Monaten ohne Behandlung.

Behandlungsverwaltung

An der betroffenen oberen Extremität des Patienten werden Oberflächenelektroden und ein Tracking-Marker angebracht. Elektroden werden an aktiven Muskelstellen entlang der betroffenen Extremität platziert, die durch Palpation bestimmt werden. Wenn keine aktiven Stellen bestimmt werden können, werden Elektroden unabhängig von der Aktivierung zusammen mit den Hauptmuskelgruppen platziert. Elektroden werden an einem Elektromyographie-Aufzeichnungsgerät befestigt, und eine Signalerfassungs- und -verarbeitungssoftware (BioPatRec) wird verwendet, um Elektromyographie-(EMG)-Signale aufzuzeichnen und Feedback anzuzeigen. EMG-Signale werden beobachtet, und die aktivsten Elektrodenpositionen werden dokumentiert und für weitere Experimente verwendet.

Der Proband sollte versuchen, verschiedene Hand- und Armbewegungen mit der Extremität auszuführen, die von einem nahe gelegenen Computerbildschirm angezeigt wird, während der Computer EMG-Signale vom Arm aufzeichnet (als Offline-Training bezeichnet). Agonist-Antagonist-Bewegungspaare sollten bei der Auswahl von Bewegungen immer in Kombination verwendet werden. Behandlungssitzungen sollten mit jeweils einem Bewegungspaar beginnen und mit fortschreitender Behandlung und besserer Leistung der Patienten mit dem System zu mehreren und gleichzeitigen Bewegungen übergehen.

Das Computersystem erkennt die verschiedenen Bewegungen, während das Computersystem eng verwandte EMG-Signale aufzeichnet und die beabsichtigten Bewegungen des Subjekts mit einer computersimulierten oberen Extremität ausführt.

Das Subjekt verwendet dann zuvor aufgezeichnete Bewegungen, um ein computersimuliertes Glied zu steuern, und versucht, die auf dem Computerbildschirm angezeigten Gliedmaßenpositionen abzugleichen. Das System misst, wie schnell und wie effizient der Proband die Zielposition mit der simulierten Extremitäten-Targeted-Achievement-Control (TAC-Test) erreicht. TAC-Tests beinhalten zunächst die Kontrolle über jeweils einen Freiheitsgrad, z. Drehung des Handgelenks oder Handbewegungen öffnen/schließen. Wenn der Patient eine bessere Kontrolle über seine betroffene Extremität erlangt und lernt, das System zu verwenden, wird die Schwierigkeit der TAC-Tests durch Hinzufügen zusätzlicher und gleichzeitiger Bewegungen erhöht.

Dauer der Behandlung:

Jede Interventionssitzung sollte ungefähr zwei Stunden dauern. Die Interventionsphase der Studie dauert sechs Wochen mit drei Sitzungen pro Woche, insgesamt 18 Sitzungen.