A stroke-os betegek robothibrid asszisztensén alapuló képzés elérése (RETRAINER-S2) (RETRAINER-S2)

Ez egy többközpontú, randomizált, kontrollált vizsgálat, amelyet a CONSORT nyilatkozat ajánlásai szerint terveztek. A két központban összesen 68 beteget vesznek fel. Ezt a mintanagyságot eleve úgy számították ki, hogy képes volt kimutatni a klinikailag fontos, 5,7 pontos különbséget a csoportok között az elsődleges végpont Akciókutatási Kar tesztben, figyelembe véve a 12,5-ös szórást, az 5%-os I. típusú hibát és a hatványt. 80%. A kar rehabilitációjára szolgáló RETRAINER platform további technikai részleteiről itt olvashat. A kísérleti összeállítás a következőkből áll: passzív alkar-kéz ortézis; a "Hasomed GmbH" által kifejlesztett áramvezérelt stimulátor egy stimulációs csatornával, amely 48 aktív helyre multiplexelt; A transzkután neuromuszkuláris elektromos stimulációhoz (NMES) használt 4x4 elektródasorok, amelyeket a Translational Neural Engineering Laboratory – École Polytechnique Fédérale De Lausanne (TNE-EPFL) fejlesztett ki; és interaktív objektumok, amelyek rádiófrekvenciás azonosító (RFID) címkékkel ellátott mindennapi élettárgyak, amelyek a célpozíciók azonosítására szolgálnak, hogy elősegítsék a rehabilitációs gyakorlatok végrehajtását. A csuklóízületen lévő antennával az exoskeletonba egy megfelelő olvasót ágyaznak be. A vezérlőrendszer meg van osztva egy BeagleBoneBlackTM-en futó beágyazott vezérlőrendszer (ECS) között a valós idejű működés érdekében, és egy Windows-alapú tábla (Windows 8-at futtató Microsoft Surface 3), amely grafikus felhasználói felületet (GUI) biztosít a terapeuta és a beteg. Az Orthosis jellemzője egy hőre lágyuló rúd, amelyet úgy alakítottak ki, hogy megfeleljen a háti kéz-alkar aspektusának, és célja a kéz-csukló stabilizálása; termoelasztikus kapcsok, amelyek a szelektív ujjakat korlátozzák és megfogják a mozgást; a kéz, a csukló és az ujjak mozgását három inerciális érzékelő ("Invensense MPU-9250") figyeli. Az 5. és 95. százalékos betegeken való használat érdekében a hőre lágyuló rúdtartók 5 méretben, a rugalmas kapcsok pedig 11 méretben állnak rendelkezésre. A stimuláció egy vagy több aktív virtuális elektródával ellátott stimulációs térképeken keresztül történik, amelyeket a terapeuta választ ki az alany specifikus igényei alapján. A feladattól függően az extensorok és a hajlítók stimulációját alkalmazzák a kívánt kinematikus kézkonfigurációhoz. Abban az esetben, ha a kívánt kiterjesztést (vagy hajlítást) stimuláció vagy reziduális akaratszabályozás révén érik el, a stimuláció intenzitása ennek megfelelően csökken.

A stimulációs frekvenciát 25 Hz-re, az impulzusszélességet 300 μs-ra, míg a stimuláció intenzitását az edzés elején minden izomra egyedileg állítjuk be az alany által tolerálható és funkcionális mozgást kiváltani képes értékre.

Egyedi elektródasorokat helyeznek el az alkar izom hasán. Minden munkamenet megkezdése előtt gyors és automatikus kalibrációs eljárásra van szükség. Ennek az eljárásnak az a célja, hogy beállítsa az aktuális amplitúdóértékeket minden használt virtuális elektródához.

A rendszer .Net 4.6-ban megvalósított vezérlőfelülete több szoftvereszközt tartalmazó grafikus felhasználói felületet biztosít a rehabilitációs gyakorlatok megszervezéséhez és a rehabilitáció előrehaladásának nyomon követéséhez. A vezérlő interfész szíve egy State Machine, amely mind a paraméterezést, mind a gyakorlatok végrehajtását hajtja. Minden gyakorlat egyetlen feladatra van felosztva: az Állapotgép a gyakorlatok végrehajtását a feladatok során végigvezeti, míg az egyes feladatok végrehajtását az ECS vezérli. Az ECS vezérli az összes valós idejű korlátozást igénylő modult, például a stimulátort, a FES vezérlőt és az ortézisérzékelőket. A vezérlő interfész és az ECS szinkronizálása érdekében szigorú master slave koncepciót valósítottak meg egyedi kommunikációs protokollt használva, ami azt jelenti, hogy az ECS nem működhet önállóan, csak a magas szintű vezérlés által küldött parancsokra reagál. Az állapotgép állapotai közötti átmeneteket és így a gyakorlat feladatait szögérzékelő adatok, RFID adatok vagy időzítő (feladattól függően) indítják el. Az átmeneteknek meg kell felelniük bizonyos feltételeknek, úgynevezett őröknek. Ezek az őrök minden feladathoz előre meg vannak határozva, és a D szakaszban leírtak szerint paraméterezni kell őket. A grafikus felhasználói felület vizuális utasításokkal és visszajelzésekkel végigvezeti a felhasználót a képzésen. Egy tipikus edzés munkafolyamata négy fő fázisból áll: a rendszer beállítása, felöltése és paraméterezése, valamint az előre meghatározott gyakorlatsort követő edzés. A vezérlő interfész a grafikus felhasználói felületen keresztül támogatja a terapeutát és a pácienst az összes fázisban. A beállítás azzal kezdődik, hogy a terapeuta létrehoz egy új felhasználót, vagy kiválaszt egy meglévőt, kalibrálja az inerciális érzékelőket, és kiválasztja a gyakorlatokat. Ezt követően a felhelyezési fázis az elektródasorok stimulációra történő elhelyezésével kezdődik. A virtuális elektródák elhelyezésének és intenzitásának ellenőrzése után a terapeutának megfelelő méretű ortézist kell felhelyeznie a páciensre, és az inerciális érzékelőket az ortézisre és az ujjkapcsokra kell helyeznie. A következő lépés a FES vezérlő kalibrálása a korábban leírt automatikus eljárással. A következő képzési napokon a beállítás és a felöltés részben leegyszerűsödik, mivel a terapeuta betöltheti az előző napi beállításokat, és végül módosíthatja azokat, és használhatja az előre meghatározott, az alanyhoz legjobban illeszkedő ortézist. Egy paraméterezési lépést az állapotgép őreinek beállítására terveztek. Ebben a folyamatban a GUI stimulációval vezeti végig a pácienst és a terapeutát a kiválasztott gyakorlatok minden egyes feladatán. Meghatározzák az egyes feladatok betegspecifikus paramétereit, mint például a célpozíciókat, az egyes feladatok végrehajtásának kívánt időpontját, valamint a relaxációs fázisok idejét. A paraméterezési fázis végén az összes paraméter eltárolásra kerül, és kezdődhet az edzés. A tréning gyakorlatok sorozatának végrehajtásából áll, amelyek a mindennapi tevékenységek során a kezet érintik. Tipikus gyakorlatok egy tárgy megfogása, az ujjak hajlítása és nyújtása, a csukló hajlítása és nyújtása, elülső nyúlás síkban vagy térben, tárgy mozgatása síkban vagy térben, tárggyal a kézben vagy anélkül. A gyakorlatok végrehajtását a vezérlő interfész vezérli, amely a GUI-n keresztül vizuális és hangüzenetekkel végigvezeti a pácienst az egyes feladatokon.