Az érzékelőmotoros fogyatékossággal élő emberek fogófunkciójának javítása az elektromos stimuláció és a robot kézi ortézis kombinálásával (SENSIBLE-EXO)

A neurológiai rendellenességek vagy sérülések következtében fellépő kézmotoros és érzékszervi károsodások világszerte több mint 50 millió embert érintenek. Az olyan állapotok, mint a stroke, a gerincvelő-sérülés (SCI) és a traumás agysérülés (TBI) hosszú távú kézkárosodást okozhatnak, ami nagymértékben befolyásolja a napi tevékenységeket és a társadalmi integrációt. Mivel a hagyományos fizioterápia korlátozott hatékonysággal rendelkezik a rehabilitációban, szükséges megoldásként jelentek meg a mindennapi tevékenységek végzését segítő segédeszközök. A puha exoskeletonok előnyökkel járnak, mivel kényelmesebbek és alkalmazkodóbbak a felhasználó számára, de gyakran küzdenek azért, hogy elegendő erőt hozzanak létre. Másrészt az elektromos stimulációval járó ruhadarabok, mint például az e-ujj, ígéretesek, mivel stimulálják az alkar idegeit és izmait. A precíz és stabil mozgásszabályozás elérése azonban továbbra is kihívást jelent, mivel nehézségekbe ütközik az elektródák elhelyezése a célzott stimuláció érdekében. Ezenkívül a jelenleg rendelkezésre álló eszközök egyike sem képes mesterségesen helyreállítani a felhasználók kezében elvesztett érzékelést, korlátozva a törékeny tárgyakkal való manipulálást.

Felismerve ezeket a korlátokat, tanulmányunk egy olyan megoldást javasol, amely kombinálja a szabványos kéz lágy exoskeletont a következőkkel: (i) az ujjak hajlító és extensor izmainak elektromos stimulációja, hogy mesterséges izomösszehúzódásokat hozzon létre, amelyek szinkronban vannak az exoskeleton mozgásával, kompenzálva a szorítóerő hiányát, és (ii) az idegek elektromos stimulációja az elveszett érintésérzés mesterséges helyreállítása érdekében, lehetővé téve a felhasználók számára, hogy visszajelzést kapjanak a környezettel való interakció során alkalmazott erőről. A kutatók ezt a javasolt kombinációt Sensible-Exo-nak nevezik.

E cél elérése érdekében projektünk célja, hogy értékelje a SensoExo segítségével végzett segítő és rehabilitációs forgatókönyvek funkcionális fejlesztéseit, összehasonlítva azzal, hogy csak az exoskeletont használjuk, vagy semmilyen támogatást nem kapunk. Az exoskeleton egy elektromos stimuláló hüvelyrel lesz összekapcsolva, amely nem invazív elektromos stimulációt képes leadni funkcionális elektromos stimuláció (FES) és transzkután elektromos idegstimuláció (TENS) formájában. Beépített erő- és hajlításérzékelőkkel ellátott kesztyűt fognak használni az elektromos stimuláció modulálásához. Ezen túlmenően, a funkcionális feladatok fejlesztésének tanulmányozása mellett a kutatók a testérzékelés, a reprezentáció és a multi-szenzoros integráció fejlődését is vizsgálják. Valójában a vizsgálók célja az is, hogy a kifejlesztett ad-hoc virtuális valóság-értékelések segítségével azonosítsák, hogyan érzékelik a betegek testüket. Minden értékelés előtt a páciens bizonyos előre meghatározott mozdulatokat hajt végre a virtuális valóságban, hogy megismerje azt és növelje a megtestesülést.

A vizsgálat során a résztvevők reziduális képességeik alapján egy sor feladatot hajtanak végre, beleértve a motoros feladatokat (pl. megfogás és elengedés, Toronto Rehabilitation Institute Hand Function Test, fogási erő szabályozási teszt, virtuális tojásteszt), kognitív feladatok (kettős feladatok) , valamint a testreprezentáció és a percepció értékelései. E feladatok némelyike ​​virtuális valóság környezetben történik, aktív stimulációval és anélkül is.