뇌졸중 환자를 위한 로봇 하이브리드 지원을 기반으로 교육 도달( RETRAINER-S2 ) (RETRAINER-S2)

이는 CONSORT 성명서 권장 사항에 따라 설계된 다기관 무작위 통제 시험입니다. 두 센터에서 총 68명의 환자를 모집합니다. 이 샘플 크기는 12.5의 표준 편차, 5%의 제1종 오류 및 80%. 팔 재활을 위한 RETRAINER 플랫폼에 대한 자세한 기술 정보는 여기에서 보고됩니다. 실험 설정은 다음으로 구성됩니다. 수동 팔뚝-손 보조기; "Hasomed GmbH"에 의해 개발된, 48개의 활성 부위에 다중화된 하나의 자극 채널을 갖는 전류 제어 자극기; Translational Neural Engineering Laboratory - École Polytechnique Fédérale De Lausanne(TNE-EPFL)에서 개발한 경피 신경근 전기 자극(NMES)에 사용되는 4x4 전극 배열; 목표위치를 식별하여 재활운동을 유도하는 RFID(Radio Frequency Identification) 태그가 장착된 생활용품인 인터랙티브 오브젝트. 손목 관절의 안테나와 함께 적절한 판독기가 외골격에 내장되어 있습니다. 제어 시스템은 실시간 작동을 위해 BeagleBoneBlackTM에서 실행되는 ECS(Embedded Control System)와 Windows 기반 테이블(Windows 8을 실행하는 Microsoft Surface 3) 간에 공유됩니다. 치료사와 환자. 이 보조기는 열가소성 바가 특징이며, 등쪽 손-팔뚝 측면에 일치하도록 모양이 지정되고 손-손목 안정화를 목표로 합니다. 움직임 촉진을 제한하고 파악하는 선택적인 손가락을 겨냥한 열탄성 걸쇠; 손, 손목, 손가락의 움직임은 3개의 관성 센서("Invensense MPU-9250")로 모니터링됩니다. 5백분위수 및 95백분위수 내의 환자에게 사용할 수 있도록 열가소성 바 호스트는 5가지 크기로 제공되며 탄성 걸쇠는 11가지 크기로 제공됩니다. 자극은 피험자의 특정 필요에 따라 치료사가 선택한 하나 이상의 활성 가상 전극이 있는 자극 맵을 통해 제공됩니다. 작업에 따라 신근 및 굴근에 대한 자극이 적용되어 원하는 운동학적 손 구성과 일치합니다. 자극이나 잔류 의지 조절을 통해 원하는 신전(또는 굴곡)에 도달하면 그에 따라 자극 강도를 줄입니다.

자극 주파수는 25Hz로 설정하고, 펄스 폭은 300μs로 고정하며, 자극 강도는 훈련 세션 시작 시 각 근육에 개별적으로 피험자가 허용하고 기능적 움직임을 유도할 수 있는 값으로 설정합니다.

맞춤형 전극 어레이는 팔뚝 근육 배 위에 배치됩니다. 각 세션을 시작하기 전에 빠른 자동 보정 절차가 필요합니다. 이 절차는 사용 중인 각 가상 전극의 현재 진폭 값을 설정하는 것을 목표로 합니다.

.Net 4.6으로 구현된 시스템의 제어 인터페이스는 재활 운동을 구성하고 재활 진행 상황을 모니터링하는 여러 소프트웨어 도구를 포함하는 GUI를 제공합니다. 제어 인터페이스의 핵심은 매개변수화와 실습 실행을 모두 구동하는 상태 머신입니다. 각 연습은 단일 작업으로 나뉩니다. 상태 머신은 작업 전체에서 연습 실행을 구동하고 각 단일 작업의 실행은 ECS에 의해 제어됩니다. ECS는 자극기, FES 컨트롤러 및 보조기 센서와 같이 실시간 제약이 필요한 모든 모듈을 제어합니다. 제어 인터페이스와 ECS의 동기화를 유지하기 위해 맞춤형 통신 프로토콜을 사용하는 엄격한 마스터 슬레이브 개념이 구현되었습니다. 즉, ECS는 독립적으로 작동해서는 안 되며 상위 제어 장치에서 보낸 명령에만 반응해야 합니다. 상태 기계의 상태와 이에 따른 운동 작업 사이의 전환은 각도 센서 데이터, RFID 데이터 또는 타이머(작업에 따라 다름)에 의해 트리거됩니다. 전환은 가드라고 하는 특정 조건을 충족해야 합니다. 이러한 가드는 각 작업에 대해 사전 정의되며 섹션 D에 설명된 대로 매개변수화되어야 합니다. GUI는 시각적 지침과 피드백을 제공하여 교육을 통해 사용자를 안내합니다. 일반적인 교육 세션의 워크플로우는 시스템의 설정, 착용 및 매개변수화, 미리 정의된 연습 순서에 따른 교육의 네 가지 주요 단계로 구성됩니다. 제어 인터페이스는 GUI를 통해 모든 단계에서 치료사와 환자를 지원합니다. 설정은 치료사가 새로운 사용자를 생성하거나 기존 사용자를 선택하고 관성 센서를 보정하고 운동을 선택하는 것으로 시작됩니다. 그 후, 착용 단계는 자극을 위한 전극 어레이의 배치로 시작됩니다. 가상 전극 배치 및 강도가 확인되면 치료사는 적절한 크기의 보조기를 환자에게 착용하고 관성 센서를 보조기 및 손가락 걸쇠에 배치해야 합니다. 다음 단계는 앞에서 설명한 자동 절차를 통해 FES 컨트롤러를 보정하는 것입니다. 다음 교육일에는 치료사가 전날의 설정을 로드하고 궁극적으로 이를 조정하고 피험자에게 가장 잘 맞는 미리 식별된 보조기를 사용할 수 있기 때문에 설정 및 착용 절차가 부분적으로 단순화됩니다. 매개변수화 단계는 상태 머신의 가드를 설정하도록 설계되었습니다. 이 과정에서 GUI는 자극과 함께 선택한 운동의 각 작업을 통해 환자와 치료사를 안내합니다. 목표 위치, 각 작업 실행에 필요한 시간, 이완 단계 시간과 같은 각 작업에 대한 환자별 매개 변수가 결정됩니다. 매개변수화 단계가 끝나면 모든 매개변수가 저장되고 교육 세션을 시작할 수 있습니다. 이 훈련은 일상 생활 활동 중에 손과 관련된 일련의 운동 실행으로 구성됩니다. 일반적인 운동은 물체 잡기, 손가락 구부리기 및 펴기, 손목 구부리기 및 펴기, 평면 또는 공간에서 전방 도달, 평면 또는 공간에서 물체 이동, 손에 물체가 있거나 없는 상태입니다. 운동의 실행은 GUI를 통해 시각적 및 오디오 메시지를 통해 단일 작업 전반에 걸쳐 환자를 안내하는 제어 인터페이스에 의해 제어됩니다.