Brain Computer Interface (BCI) -pohjainen aivohalvauksen robottikuntoutus

Ehdotettu kuntoutuslaite on ensimmäinen neuro-kuntoutusjärjestelmä, joka yhdistää ei-invasiivisen BCI:n ja robottikuntoutuksen halvaantuneen aivohalvauksen saaneelle yläraajalle 6 kuukauden sisällä aivohalvauksesta. Aivohalvauksen jälkeinen spontaani toipuminen tapahtuu ensimmäisten 6-12 kuukauden aikana aivohalvauksen jälkeen. Ensimmäiset 3-6 kuukautta ovat tärkeimpiä ajanjaksoja, koska tämä on maksimaalisen neurologisen toipumisen ja neuroplastisuuden aikaa. Toipumisasteet vaihtelevat erityyppisille aivohalvauksen jälkeisille vaurioille. Yleisesti ottaen motoriset toiminnot (liikkuvuus, kävely, yläraajojen toiminta, päivittäiset toimet (ADL)) palautuvat nopeammin kuin kognitiiviset tai kielelliset häiriöt, jotka voivat toipua 12 kuukauden kuluessa. Useita lähestymistapoja aivohalvausvamman kuntoutukseen on otettu käyttöön luontaisen toipumisen helpottamiseksi tai aivohalvaukseen liittyvien vaurioiden mukautuvan kompensoinnin helpottamiseksi. Yleensä, jotta kuntouttava harjoittelu olisi tehokasta, se on aloitettava mahdollisimman aikaisin aivohalvauksen jälkeen. Nykyiset tutkimukset osoittavat, että perinteisiä neurofasilitaatiomenetelmiä käyttävä kuntoutus parantaa tehokkaasti neurologista ja toiminnallista palautumista ja on parempi kuin pelkkä ilman hoitoa tai sairaanhoitoa. Kuntoutuneilla potilailla on lyhyempi kokonaissairaanhoitojakso, pienempi komplikaatioiden määrä, aikaisemmin ja korkeampi kotiutusaste kuin potilailla, jotka eivät saa kuntoutusta. Lisäksi kuntoutuslääkärin tai erikoislääkärin johtama monitieteinen tiimilähtöinen kuntoutus johtaa parempiin toiminnallisiin tuloksiin verrattuna akuuttiin yleiseen osastohoitoon. Jotta kuntoutus olisi tehokas aivokuoren hermoplastisuuden muokkaamisessa, sen tulee kohdistua tiettyyn aivohalvausvammaan, tehtäväkohtaiseen, harjoituksen on oltava toistuvaa ja intensiivistä, tavoitteellista ja kiinnitettävä aivohalvauspotilaan huomio. Joitakin kuntoutuksen osia ovat fysioterapia, kävely- ja tasapainoharjoittelu, aerobinen kuntoilu, päivittäisen elämän toiminnallinen harjoittelu (ADL), fyysiset menetelmät kivun hoitoon, toiminnallinen sähköstimulaatio (FES) tai neuromuskulaarinen sähköstimulaatio (NMES). Muita menetelmiä ovat erityiset hoidot kuntoutuksen komplikaatioiden, kuten spastisuuden, ataksia, kontraktuurien ja virtsarakon tai suolen inkontinenssin, hoitamiseksi. Usein tarvitaan yksilöllisiä ja erittäin työvoimavaltaisia ​​ja kalliita hoitoja, joissa hoidetaan tiukkaa kädestä toiseen. Nykyisten fysioterapia- ja toimintaterapiatekniikoiden rajoituksia ovat seuraavat:(1) Vaikeudet kuntoutuksessa vakavasti halvaantuneessa käsivarressa ja kädessä, joita usein hoidetaan passiivisilla menetelmillä, kuten NMES:llä, passiivisilla ROM:eilla ja muilla menetelmillä. (2) Vaikeudet intensiivisen kuntoutuksen ja korkean toiston saavuttamisessa niillä, joilla on keskivaikea tai vaikea yläraajojen halvaus joko osallistumatta jättämisestä tai kivusta, joka on yleisempää niillä, joilla on vaikea halvaus. (3)Ongelmia motivoida ja ylläpitää potilaan kiinnostusta toistuviin harjoituksiin.(4) Terapiaa pidetään usein tylsänä ja välittömän biopalautteen puutteen vuoksi. (I) Robottiavusteinen kuntoutus: MIT (USA) on kehittänyt robotin, nimeltään MIT-MANUS, avuksi aivohalvauksen uhrien hoidossa. Pienet kliiniset tutkimukset ovat raportoineet, että robotti paransi merkittävästi potilaiden käsivarren motoristen liikkeiden ja toiminnan palautumista ja paransi jatkuvasti useita kuukausia hoidon lopettamisen jälkeen. Tätä järjestelmää käytetään kliinisesti kuntoutuksen koulutusvälineenä yli 20 keskuksessa ympäri maailmaa. Robottiavusteisen kuntoutuksen etuja ovat kyky dokumentoida ja tallentaa liike- ja voimaparametreja, kyky saavuttaa tuhansia toistoja hoitokertaa kohden (100 kertaa enemmän kuin perinteinen hoito tai FES) aiheuttamatta kudosvaurioita tai kipua, korkea intensiteetti alhaisella kitkalla, tarkkaavaisuusharjoittelu ja lisääntynyt biopalaute interaktiivisten videopelien avulla, jotka voivat simuloida lentoratoja, sokkeloita, ADL-tehtäviä, kuten aterian valmistamista, ja tilatehtävien simulointia, kuten ostoksilla käymistä. Lisäksi alkuharjoittelujakson jälkeen potilaan valvontaa terapeutin toimesta voidaan vähentää johtuen potilaan osallistumisen kestävyydestä robotista tai BCI-pohjaisesta robottikuntoutumisesta. Näin ollen robotti lisää ihmisterapeutin tuottavuutta. Robotti toimii siten korkean teknologian apuvälineenä kliinikolle ja terapeutille. Järjestelmä on myös kannettava, mikä mahdollistaa etäkuntoutusvaihtoehdot, jolloin laitos valvoo potilaan suorituskykyä ja etenemistä etänä. (II)BCI-pohjainen BCI-pohjainen robottikuntoutus: Tämän ei-invasiivisen laitteen tarkoituksena on käyttää robottikoulutuksessa uutta lähestymistapaa, jota ei ole aiemmin käytetty terapeuttisella alueella. MIT-MANUSissa ja siihen liittyvissä kaupallisesti saatavilla olevissa järjestelmissä ei ole suora kommunikointi potilaan mielen tai ajatteluprosessien tai motorisen tahdonvoimaisen ajattelun ja robottijärjestelmän välillä. Vaikka joitain antureita käytetään potilaan heikon liikkeen havaitsemiseen, se ei koskaan tiedä milloin ja miten potilas haluaa liikkua. Robottikäsivarsi, johon potilas on kytketty tai pakotettu, suunnittelee potilaan liikeradan ja vähentää aktiivista rooliaan, kun potilas toipuu vapaaehtoisesta liikkeestä. Useimmiten potilas voi vain passiivisesti seurata ennalta määritettyä ohjelmaa, joka ei välttämättä täysin tutki potilaan motorisia aloitteita ja potentiaalisia tai huomioprosesseja.