Újszerű műszeres feladat érvényesítése a felső végtag felmérésére

Mozgászavarok esetén, mint például a sclerosis multiplex, a célirányos felső végtagmozgások szenzomotoros kontrolljának károsodása gyakran jelentkezik, ami a mindennapi tevékenységek végzésének csökkenéséhez és a gondozóktól való fokozott függéshez vezet. A felső végtagi károsodások fogyatékos jellegéből adódóan a mozgászavarban szenvedők neurorehabilitációs folyamatai során gyakran fókuszba kerülnek. Ez a folyamat a szenzomotoros károsodások jelenlétének és súlyosságának pontos leírásán alapul, úgynevezett értékeléseken keresztül. Konkrétan, ezek az értékelések elengedhetetlenek a terápiás beavatkozások egyénre szabásához, a további terápiát indokoló biztosítások dokumentálásához, valamint a károsodások mögött meghúzódó, gyakran ismeretlen mechanizmusok és azok időbeli alakulásának megvilágításához.

A technológiával támogatott értékelések részletes mozgási (kinematikai) és fogási erő (kinetikai) adatokkal szolgálhatnak, amelyek lehetővé teszik a felső végtagok viselkedésének objektív és nyomon követhető leírását. Ez lehetőséget kínál a szenzomotoros károsodások érzékeny jellemzésére, és elősegítheti az erőforrásigényes klinikai vizsgálatok során szükséges mintanagyság jelentős csökkentését. Az ilyen technológiával támogatott értékelések jellemzően egy robot interfészből (pl. exoskeleton vagy end-effektor) állnak, amely joystickként funkcionál, és egy virtuális valóság környezetből, célirányos manipulációs feladattal, amelyet a robot mellett elhelyezett 2D számítógép képernyőjén jelenítenek meg. felület. Míg ezeket a megközelítéseket széles körben használják kutatási célokra, és ígéretes eredményeket mutattak a szenzomotoros károsodások kimutatásában, bizonyos alanyoknál atipikus mozgásmintákat és nagy variabilitást figyeltek meg az értékelési feladat ismételt végrehajtása során (magas az alanyon belüli variabilitás). Ezek a műtermékek a 2D képernyőn a mélység intuitív észleléséből és a vizuális motoros kollokáció hiányából fakadhatnak, ami torzítást indukálhat az értékelés kimenetelében, és csökkenti az értékelés azon képességét, hogy rögzítse a longitudinális változásokat (megbízhatóság és érzékenység). E kihívások leküzdésére olyan értékelési feladatokat javasoltak, amelyek virtuálisan elhelyezett vizuomotoros visszajelzéseken vagy magával ragadó fejre szerelt kijelzőkön alapulnak. A virtuális helyhez kötött vizuomotoros visszacsatolásnak azonban továbbra is megvannak a korlátai, különösen akkor, ha az alanyoknak kölcsönhatásba kell lépniük a virtuális objektumokkal, például a 3D objektumkezelési feladatoknál, amelyeket általában klinikai körülmények között használnak. Ezen túlmenően, a fejre szerelhető kijelző várhatóan korlátozott klinikai megvalósíthatósággal rendelkezik olyan személyeknél, akik nem ismerik a technológiákat, vagy kognitív károsodásokkal küzdenek.

Ennek az együttműködési projektnek a célja az ETH Zürich (Prof. Dr. Gassert, Dr. Lambercy, Dr. Kanzler) és a Kliniken Valens (Dr. med. Dr. sc. nat. Roman Gonzenbach, Ramona Sylvester) célja, hogy validálja a felső végtag szenzomotoros károsodásainak értékelését egy újszerű fizikai 3D objektummanipulációs feladatba, a Physical Peg Insertion Test (PPIT) robot interfész segítségével, és összehasonlítsa azt egy meglévő virtuális értékelési megközelítéssel. Részletesebben, a cél egy longitudinális vizsgálat elvégzése a PPIT-vel és annak korábban validált virtuális függőjével, a Virtual Peg Insertion Test (VPIT) segítségével mozgászavaros személyeken. Ez lehetővé teszi a fizikai és virtuális műszeres értékelések megvalósíthatóságának, érvényességének, megbízhatóságának és érzékenységének összehasonlítását. Mindkét megközelítés egy CE-tanúsítvánnyal rendelkező haptikus végberendezésen (Geomagic Touch, 3D Systems) és egy műszeres fogantyún alapul. A PPIT esetében egy, az alkalmazott markolatokkal vezérelhető elektromágnes csatlakozik a végkifejezőhöz, és szükséges a fizikai mágneses csapok felvételéhez egy fizikai pegboard feladatban. A VPIT számára egy személyi számítógép virtuális valóság-környezetet képez virtuális csapokkal, amelyeket virtuális lyukakba kell szállítani. Ezeket a megközelítéseket az ETH Zürich Rehabilitációs Mérnöki Laboratóriumában fejlesztették ki, és megvalósíthatónak, biztonságosnak és időhatékonynak bizonyultak (a feladat 5 ismétlése, körülbelül 15 perc időtartam testoldalonként) ép kontrolloknál és személyeknél. stroke, sclerosis multiplex vagy cerebelláris ataxia esetén, amelyek enyhe vagy közepes rokkantsági szinttel rendelkeznek. Míg a PPIT-t csak a közelmúltban fejlesztették ki, a VPIT-et már világszerte széles körben alkalmazzák klinikai vizsgálatokban. A legfontosabb, hogy a VPIT-t már sikeresen létrehozták, mint klinikai rutinfelmérést minden olyan sclerosis multiplexben szenvedő személy számára, akit felvesznek a Kliniken Valens-be, és ezért jól ismerik a klinikát, ami a tervezett projekt zökkenőmentes megvalósításának alapját képezi. Ezekkel és más korábbi tesztekkel már 120 ép, normatív adatbázisként szolgáló alany és több mint 200 mozgássérült személy szenzoradatait sikerült rögzíteni. Az összegyűjtött nyers kinematikai és kinetikai adatokat egy jelfeldolgozó keretrendszeren keresztül általában 10 szenzoralapú metrikává alakítják át, amelyek információkat szolgáltatnak a feladatvégzés különböző aspektusairól, például a mozgás simaságáról, pontosságáról és sebességéről. Tekintettel arra, hogy a PPIT ugyanazokat a szenzoradatokat szolgáltatja, mint a VPIT, a VPIT jelfeldolgozó keretrendszere a PPIT-tel gyűjtött adatokra is alkalmazható, lehetővé téve a 10 érzékelő alapú metrika kinyerését mindkét forgatókönyvben, és alapul szolgál összehasonlításukat.