Tecnología de interfaz cerebro-computadora (BCI) para la rehabilitación de manos con accidente cerebrovascular (ARTS-BCI)

Los enfoques de fisioterapia son la rehabilitación de facto para el accidente cerebrovascular, que involucran a terapeutas humanos para ayudar a los pacientes con accidente cerebrovascular a recuperar su capacidad motora. Las tecnologías modernas de rehabilitación incluyen robótica, estimulación eléctrica funcional, estimulación magnética transcraneal y realidad virtual. La rehabilitación robótica alivia los aspectos intensivos en mano de obra de la rehabilitación física realizada por terapeutas humanos y podría mejorar potencialmente la productividad de la rehabilitación del accidente cerebrovascular. Sin embargo, se basa fundamentalmente en la repetición de movimientos con retroalimentación visual que ayuda a los pacientes con ictus a mejorar la capacidad motora en los brazos y piernas débiles afectados por el ictus. Sin embargo, el robot aún puede mover la parte débil del paciente incluso si el paciente no está atento al entrenamiento y, por lo tanto, el entrenamiento robótico se convierte en una actividad pasiva. Por el contrario, el entrenamiento robótico basado en BCI funciona al garantizar la participación activa de los pacientes hemiparéticos en la realización de un movimiento voluntario. Además, los pacientes con accidente cerebrovascular hemipléjico o bloqueado que no tienen ninguna potencia motora en las extremidades afectadas pueden participar y realizar un movimiento voluntario en estas extremidades afectadas.

La rehabilitación robótica basada en BCI llena este vacío al detectar la intención motora de los pacientes hemipléjicos a partir de las señales del electroencefalograma (EEG) para impulsar la rehabilitación robótica. Este proyecto de investigación de rehabilitación robótica para accidentes cerebrovasculares basado en BCI fue realizado conjuntamente por el Hospital Tan Tock Seng (TTSH), el Instituto Nacional de Neurociencia (NNI) y el Instituto de Investigación de Infocomm (I2R). Los ensayos clínicos preliminares realizados en TTSH han demostrado que los pacientes con accidente cerebrovascular pueden operar el BCI con la misma eficacia que los sujetos sanos.

Específicamente, este proyecto de investigación abordará las siguientes lagunas en el área de rehabilitación del ictus:

1. BCI monomodal: el sistema actual emplea un BCI no invasivo monomodal basado en EEG que detecta la intención del motor utilizando al menos 2,5 segundos de datos de EEG. Por lo tanto, se propone la investigación de un BCI multimodal avanzado, como la sinergia de la espectroscopia de infrarrojo cercano con EEG para producir un sistema de rehabilitación robótica basado en BCI más receptivo y eficaz.
2. Terapia estándar: el sistema actual emplea una terapia estándar para todos los pacientes con accidente cerebrovascular. Sin embargo, los fisioterapeutas y terapeutas ocupacionales suelen adoptar una terapia más individualizada para cada paciente con accidente cerebrovascular. Por lo tanto, se propone investigar una terapia individualizada para cada paciente con ictus según su tasa de aprendizaje e insulto neurológico.
3. Solo rehabilitación fisiológica: el sistema actual solo realiza rehabilitación fisiológica de las funciones motoras de los pacientes con accidente cerebrovascular. Actualmente, algunas escalas validadas para la depresión posterior al accidente cerebrovascular, como el inventario de depresión de Beck, CES-D, escala de Zung, rasgo de estado, HADS, etc., son difíciles de administrar en pacientes con accidente cerebrovascular que no pueden participar en la evaluación debido a problemas de lenguaje o habilidades cognitivas. Por lo tanto, se propone un sistema de rehabilitación avanzado basado en BCI que también detecta el estado mental del paciente con accidente cerebrovascular para cubrir tanto la rehabilitación fisiológica como la psicológica.
4. Rehabilitación de miembros superiores: el sistema actual que utiliza el sistema de rehabilitación robótica MIT Manus clínicamente probado, solo realiza rehabilitación de miembros superiores para pacientes con accidentes cerebrovasculares en patrones de alcance general. Las habilidades de la mano humana, por el contrario, consisten en patrones de movimiento de manipulación más complejos que pueden ser intervenidos por rehabilitación robótica basada en BCI. Por lo tanto, se propone un sistema de rehabilitación avanzado basado en BCI que cubre la función de la mano para cubrir la rehabilitación de toda la extremidad superior.