Raggiungere in corsa

Scopo:

Per i sopravvissuti all'ictus, l'uso di movimenti compensatori può portare a una riduzione del range di movimento, dolore e un modello di "non uso appreso". Un movimento compensatorio comune presente durante il raggiungimento dell'arto superiore è lo spostamento del tronco. Sebbene questa mozione sia stata identificata come importante da ridurre, sono state prese in considerazione poche strategie per affrontare questo problema. Le strategie esistenti richiedono il contenimento fisico della persona allo schienale di una sedia, rendendole indesiderabili per l'uso in terapia senza supervisione. Di conseguenza, vi è un'attuale necessità di metodi alternativi che promuovano l'uso di schemi di movimento corretti sia in clinica che a casa. In questo senso, la tecnologia può fungere da abilitatore per creare nuovi modi di ridurre la compensazione del tronco. Tuttavia, c'è una lacuna nella letteratura in quanto la compensazione del tronco è stata studiata solo come tema secondario nella riabilitazione robotica e assistita da computer. Di conseguenza, in questo progetto gli investigatori esamineranno la riduzione della compensazione del tronco utilizzando dispositivi robotici e tecnologia disponibile in commercio, per consentire un focus sulla qualità dei movimenti nella terapia senza supervisione. I potenziali risultati di questo progetto potrebbero in seguito essere applicati e generalizzati ad altre modalità di compensazione nell'ictus e in altre popolazioni di disabili neurologici.

Obbiettivo:

Il nostro obiettivo è dimostrare che i segnali di feedback potrebbero essere utilizzati per ridurre i movimenti compensatori del tronco nella terapia senza supervisione.

Domanda di ricerca:

L'uso di segnali di forza otterrà risultati simili rispetto al feedback visivo per ridurre la compensazione del tronco?

Attrezzatura:

• 1 sistema di acquisizione del movimento senza marker Kinect (Microsoft, Inc.).
• 2 bracci robotici di assistenza Kinova Jaco. Questi dispositivi sono utilizzati per assistere le persone disabili nelle attività quotidiane. I bracci sono progettati per un'interazione sicura (basse forze) con l'utente.
• 1 computer desktop e un monitor per fornire il feedback visivo.

Metodo:

Gli investigatori progetteranno i segnali di feedback della forza utilizzando due dispositivi robotici Kinova Jaco per fornirli. Gli investigatori indagheranno quindi se i segnali di forza potrebbero ottenere risultati simili o migliori rispetto al feedback visivo (utilizzando un monitor di computer per fornire il feedback) per ridurre i movimenti compensatori.

Anche se i dispositivi robotici sono in grado di esercitare segnali di forza, questi dispositivi possono essere difficili da implementare in un ambiente domestico a causa della loro complessità e del prezzo. Di conseguenza, in questo progetto i ricercatori studieranno l'uso della tecnologia disponibile in commercio per fornire feedback sui movimenti compensativi degli utenti. Gli investigatori confronteranno l'uso della forza e il feedback visivo per studiarne l'effetto sulla riduzione dei livelli compensatori. Gli investigatori hanno scelto di utilizzare il feedback visivo in quanto può essere fornito da sistemi prontamente disponibili in casa (ad es. televisori e personal computer) senza la necessità di acquistare dispositivi robotici più complessi. Se i risultati di questo progetto supportano l'uso della tecnologia disponibile in commercio, ciò fornirà ulteriori prove del potenziale utilizzo di questa tecnologia per sostituire o integrare dispositivi robotici una volta che gli utenti continueranno i loro programmi terapeutici a casa.

I segnali di force feedback saranno forniti come resistenza per muovere le maniglie dei robot. Questi segnali verranno applicati quando l'utente si sposta al di fuori di una determinata banda di errore, in base a un modello di raggiungimento "normale". Inoltre, l'entità della stecca sarà proporzionale all'entità della compensazione del tronco. In questo progetto verranno messe a confronto due condizioni: feedback visivo e feedback di forza.

La condizione visiva utilizzerà un monitor per visualizzare due cursori (cerchi vuoti) che rappresenteranno le mani del partecipante e i cerchi si riempiranno di inchiostro rosso mentre l'utente inizia a compensare. All'aumentare dell'entità della compensazione, la quantità di inchiostro rosso aumenterà gradualmente per indicare il livello a cui l'utente sta compensando.

Sintesi delle procedure:

(Tempo totale: 2-2,5 ore):

1. I partecipanti saranno reclutati.
2. Presentare lo studio e l'attrezzatura. Ai partecipanti verrà chiesto di informare l'investigatore se si sentono a disagio o affaticati in qualsiasi momento durante l'esperimento e verranno concesse tutte le pause necessarie.
3. Chiedere ai partecipanti di compilare i moduli di consenso o, se non sono in grado di fornire il consenso a causa delle loro condizioni di salute, i loro caregiver/tutori forniranno il consenso e il soggetto fornirà il consenso.

4. Il partecipante compilerà un questionario di base e un fisioterapista registrato condurrà una valutazione clinica basata su scale di compromissione riconosciute (Fugl-Meyer Upper Extremity Assessment e Reaching Performance Scale) per utilizzare i punteggi come base per i confronti che verranno eseguiti nel analisi statistiche al termine di questa fase. La scala Reaching performance richiede l'uso della registrazione video della valutazione per il punteggio.

   Se il partecipante desidera conoscere i risultati della valutazione clinica, alla fine della sessione, il terapista fornirà una fotocopia dei risultati e fornirà al partecipante una spiegazione di questi risultati e risponderà a qualsiasi domanda che il partecipante possa avere su queste scale . Nel caso della Reaching Performance Scale, poiché il punteggio viene assegnato dopo lo studio, il partecipante potrebbe ricevere i propri punteggi in un secondo momento tramite una telefonata.

5. Tutte le sessioni di studio saranno condotte presso il Point Grey Campus dell'Università della British Columbia (UBC). Durante il test, ai partecipanti verrà chiesto di interagire con un computer attraverso l'utilizzo delle seguenti tecnologie di input: 2 bracci robotici Jaco Kinova e un Microsoft Kinect. Utilizzando queste tecnologie, i partecipanti eseguiranno movimenti bimanuali simmetrici con le braccia/mani per controllare un semplice videogioco cursore/bersaglio. Il Kinect misurerà il movimento del partecipante come punti dati per ogni articolazione, nessun video verrà registrato. I dispositivi robotici verranno utilizzati per registrare i movimenti delle mani e aumenteranno la loro resistenza al movimento in base al livello di compensazione del tronco del partecipante. Il monitor verrà utilizzato per fornire un feedback visivo sulla compensazione del tronco del partecipante e per visualizzare il gioco di destinazione.
6. Chiedere ai partecipanti di sedersi su una sedia e regolare il poggiapiedi in modo che i piedi siano completamente supportati, le ginocchia a un angolo di 90 gradi e la schiena contro la sedia.
7. Chiedi ai partecipanti di aggrapparsi alle maniglie dei due dispositivi robotici.
8. Nel caso in cui i partecipanti non siano in grado di tenere la maniglia a causa della debolezza della mano, un tessuto regolabile e una cinghia elastica verranno montati intorno al palmo per tenere la mano sopra la maniglia.
9. La forza massima che l'utente può produrre per spingere i robot sarà misurata leggendo i sensori del robot.
10. Chiedere al partecipante di eseguire una serie di raggi unimanuali per calibrare il sistema in base alla lunghezza del braccio del partecipante.
11. Chiedere al partecipante di eseguire 5 esercizi bimanuali per acquisire familiarità con il sistema e la mappatura del movimento.
12. Chiedere al partecipante di eseguire 15 raggi bimanuali di base (senza feedback) per misurare la compensazione del tronco. Gli investigatori utilizzeranno il valore della compensazione media del tronco per impostare le bande di errore per il feedback visivo e di forza.
13. Chiedere al partecipante di eseguire 5 esercizi bimanuali per acquisire familiarità con il feedback visivo o forzato (a seconda della randomizzazione dei soggetti).
14. Chiedere al partecipante di eseguire 60 prove di raggi bimanuali a 1 bersaglio all'altezza del ginocchio con le braccia completamente estese. I partecipanti riceveranno feedback sulla loro compensazione attraverso il monitor del computer o come maggiore resistenza al movimento dei robot.
15. Il partecipante potrà riposare tra i bersagli se richiesto. Inoltre ci saranno 1 minuto di riposo ogni 15 bersagli.
16. Il partecipante eseguirà 15 raggi senza alcun feedback (misurazione post)
17. I partecipanti avranno 5 minuti di pausa prima di iniziare la seconda condizione di feedback.
18. Ripetere i passaggi 14, 15 e 16, ma con l'altro tipo di feedback (visivo o forzato).
19. Un annotatore registrerà il verificarsi di ostacoli incontrati dai partecipanti durante lo studio.
20. I dati di tracciamento del movimento e i video di valutazione verranno salvati su un file del computer, sottoposti a backup su un file server basato su UBC e su supporti ottici.
21. Al termine della sessione il partecipante risponderà a un questionario di usabilità.
22. I dati di chi prende appunti, registri di movimento, video di valutazione e questionari verranno utilizzati per condurre un'analisi quantitativa e qualitativa per ottenere ulteriori informazioni su come il feedback aumentato può ridurre i movimenti compensativi del tronco e la facilità d'uso e la funzionalità del sistema. Tutti i dati saranno identificati utilizzando i numeri dei partecipanti.
23. Le registrazioni video saranno cancellate/distrutte 5 anni dopo la pubblicazione dei risultati.

Disegno dello studio:

Gli investigatori seguiranno un disegno crossover all'interno dei soggetti con la variabile indipendente che è il tipo di feedback e i livelli saranno: force feedback e feedback visivo. La variabile dipendente primaria sarà la misura della compensazione del tronco. Gli investigatori seguiranno una strategia controbilanciata per ridurre gli effetti di riporto dall'esecuzione delle due condizioni in un certo ordine.

La raccolta dei dati includerà file di registro del movimento, punteggi del gioco, discussioni con i partecipanti e sondaggi di uscita.