만성 뇌졸중의 상지 재활에서 로봇 보조 기능 운동을 위한 재활 다감각실 (RehaMSR)

뇌졸중은 선진국에서 심각한 장기 장애의 주요 원인이며 환자, 가족 및 의료 서비스에 막대한 정서적 및 사회 경제적 영향을 미칩니다. 상지 손상과 기능적 문제는 실제로 뇌졸중 후 매우 흔합니다. 손상에는 일반적으로 팔, 손, 손가락을 움직이고 조정하는 데 어려움이 포함되며, 종종 식사, 옷 입기, 씻기와 같은 일상 생활 활동(ADL)을 수행하는 데 어려움이 있습니다. 뇌졸중 후 상지 장애가 있는 사람의 절반 이상이 뇌졸중 후 수개월에서 수년 동안 ADL을 수행하는 데 여전히 어려움을 겪을 것입니다. 로봇 재활 시스템은 비용 효율적인 방식으로 많은 양의 운동 훈련을 제공할 수 있는 잠재력을 가지고 있으며 로봇 치료의 효능에 대한 논쟁이 아직 열려 있지만 뇌졸중 생존자들이 상지 재활을 돕는 유효한 솔루션으로 부상하고 있습니다. 수족. Norouzi-Gheidari의 최근 검토에 따르면 로봇 훈련의 효과는 동일한 길이와 강도의 기존 치료 훈련과 비교할 수 있습니다. Mehrholz에 대한 최근 Cochrane의 체계적 검토에는 34건의 임상시험(1,160명의 참가자 포함)이 포함되었으며, 전기 기계 및 로봇 보조 팔 훈련이 ADL 점수, 팔 기능 및 팔 근력을 향상시켰지만 근거의 질은 낮거나 매우 낮았습니다. 불행하게도 로봇 훈련에 따른 손상 감소로 이어지는 메커니즘은 아직 명확하지 않습니다. 신경가소성은 뇌졸중 환자의 운동 회복 과정에서 중요한 역할을 하며, 나아가 운동 학습과 유사한 과정을 촉진하기 위해 환자가 치료 중에 참여해야 한다고 알려져 있습니다. 참여를 촉진하고 신경가소성을 극대화하기 위해 로봇 재활에서 두 가지 주요 방법이 연구되었습니다. 첫 번째는 피험자가 필요한 작업을 완료하는 데 필요한 최소한의 지원을 제공하는 것으로 구성되며 특히 중간 정도의 기능을 가진 환자에서 치료 참여를 향상시키는 유망한 결과를 보여주었습니다. 대신 DPI 방법은 환자가 가한 힘이나 유도된 속도를 사용하여 로봇의 움직임을 트리거하는 것을 기반으로 합니다. 경우에 따라 DPI 방법은 EMG 또는 EEG와 같은 생체 의학 신호를 활용하여 주어진 작업을 시작할 수도 있습니다.

환자와 로봇 사이의 상호작용 양식 외에 치료의 성공을 결정할 수 있는 또 다른 중요한 특징은 제안된 움직임의 유형입니다. 의도적인 움직임을 기반으로 한 치료가 목표 없이 움직임을 기반으로 한 치료보다 상지 기능 회복에 더 나은 결과를 보이는 것으로 알려져 있습니다. 따라서 적절한 재활 프로그램에는 높은 반복 작업 중심의 움직임이 포함되어야 합니다.

불행하게도 필요에 따라 지원 원칙과 DPI 방법은 중력에 대한 훈련에 거의 적용되지 않는 경우가 많습니다. 이러한 경우 환자가 로봇을 능동적으로 제어할 수 없는 경우 엄격하게 부과된 궤적(경로 및 동작 법칙)을 기반으로 하는 완전한 지원이 로봇 재활에서 유일하게 남은 옵션입니다.

이 예비 연구에서는 로봇 완전 보조(엄격하게 부과된) 목표 지향적 움직임을 기반으로 한 상지 재활 프로그램이 제시됩니다.

이 연구의 목적은 완전히 보조된 기능적 움직임을 기반으로 하는 새로운 로봇 접근 방식을 제시하고 단기 및 6개월 추적에서 만성 뇌졸중 환자의 운동 기능 개선 측면에서 개입의 효과를 조사하는 것입니다. 단기적으로 활동 및 참여를 개선하는 개입의 효과에 대한 예비 평가도 수행됩니다. 또한, 이 연구는 일부 도구 측정(운동학, EMG 및 EEG 사용)이 로봇 개입 후 운동 능력 향상으로 이어지는 메커니즘에 대한 통찰력을 얻는 데 도움이 될 수 있는지 여부를 확인하고 기능 회복을 예측하는 데 사용할 수 있는지 확인하는 것을 목표로 합니다.

모집단 및 디자인 연구 이 코호트 연구에서는 뇌졸중 후 6개월 이상 경과한 경증에서 중증 상지 장애(기준선에서의 상지 Fugl-Meyer 점수: 11/66 ~ 61/66점) 환자 20명의 편의 표본을 대상으로 합니다. 등록됩니다. 연구는 2단계로 진행됩니다. 10명의 환자가 참여하는 파일럿 시험은 운동 장애 감소에 대한 로봇 개입의 단기적 효능을 검증하는 것을 목표로 합니다. 결과가 긍정적이면 연구가 계속되고 샘플 크기는 예비 결과에서 통계적으로 계산됩니다. 두 번째 실험은 환자 수를 늘리고 기능 개선이 활동 및 참여 개선으로 이어지는지 확인하는 것을 목표로 합니다.

개입 개입은 생리적 속도로 수행되는 중력에 대한 3D 다관절 기능적 움직임을 지원하도록 맞춤화된 엔드 이펙터 로봇(Pa10-7, Mitsubishi, 일본)을 통해 숙련된 연구 치료사가 관리합니다. 로봇은 일상 생활에서 환경과 상호 작용하는 데 사용되는 두 도달 동작을 모두 실행할 수 있습니다(예: 대상에 도달, 파악 및 조작) 및 주변 공간에서 발생하는 움직임.

연구의 2단계에서 동일한 개입 프로토콜은 두 가지 기능적 움직임, 즉 중력에 대항하는 RM(Reaching Movement)과 HtMM(Hand-to-Mouth Movement)의 실행으로 구성됩니다.

1. 허벅지 바로 위의 로봇 핸들에서 시작하여 보조 RM은 어깨 굴곡과 팔꿈치 확장의 복합 동작으로 구성되어 최대 90도의 어깨 굴곡과 완전히 확장된 팔꿈치에 도달합니다.
2. 허벅지 바로 위의 로봇 핸들에서 시작하여 보조 HtMM은 팔꿈치(및 어깨)를 구부려 입 앞에 로봇 핸들을 배치하는 것으로 구성됩니다. 중요한 것은 손잡이가 자유롭게 회전할 수 있기 때문에 환자가 능동적으로(손목 안쪽/바깥쪽 회전) 손잡이를 올바른 위치에 놓아야 한다는 것입니다.

로봇 핸들 경로 및 속도는 각 환자의 인체 측정 및 잔여 기능 능력에 따라 맞춤화됩니다.

각 세션은 로봇 지원 RM 20분과 로봇 지원 HtMM 20분으로 구성됩니다. 움직임은 완전히 지원되지만(로봇 핸들은 환자가 핸들에 가하는 힘과 독립적으로 미리 정의된 동작 법칙에 따라 경로를 따라 이동함) 환자는 움직이는 핸들을 따라(약간 예상하여) 시도함으로써 명시적으로 참여하도록 요청받습니다. 두 동작 모두 중력에 반하는 동작임을 상기하여 환자가 피로하지 않도록 5동작마다 교대로 긴장을 풀고 적극적으로 참여하여 참여 수준을 변경하도록 요청합니다.

재활은 월, 수, 금요일 주 3회, 총 12회기로 1개월 중재로 구성됩니다.

임상 평가 환자는 기준선(T0), 개입 직후(T1) 및 개입 후 6개월 이상(T2)에 임상적으로 테스트됩니다. 숙련된 한 명의 물리치료사가 모든 환자에게 동일하게 모든 결과 평가(전처치, 치료 후 및 후속 조치)를 환자의 주치의의 감독하에 수행하며, 환자의 비디오를 참조하여 임상 테스트 결과를 다시 확인할 수 있습니다. 치료 후 평가 중 편견을 최소화하기 위해 그는 이전 세션의 결과에 액세스하고 볼 수 없습니다.

주요 결과 측정은 33개 항목으로 구성된 FMA의 상지 운동 기능 하위 영역(섹션 A-D)이며 각 항목은 0, 1, 2점 서수 척도로 점수를 매겼습니다. UE-FMA(Upper-Extremity Fugl-Meyer Assessment)라고 하는 이 척도 점수의 범위는 0(기능 없음)에서 66(정상 기능)까지입니다.

2차 결과 측정은 Wolf Motor Function Test(WMFT) 및 (MAL)이며 최종 시험에서만 환자에게 시행됩니다. WMFT는 15가지 작업(시간 제한 단일 또는 다중 관절 동작 및 기능적 작업)으로 구성됩니다. 각 작업의 실행은 시간이 정해져 있고(WMFT TIME) 6점 기능 능력 척도(WMFT FAS)를 사용하여 평가됩니다.

MAL은 일상 생활의 30가지 활동에서 환자가 영향을 받는 사지의 움직임의 질(QOM)과 사용량(AOU)을 평가하는 반구조화 인터뷰입니다.

다음 테스트가 추가로 수행됩니다. 1) 근력(MRC)에 대한 Medical Research Council 척도는 어깨 외전, 팔꿈치 확장 및 손가락 확장의 세 가지 목표 동작의 근육(관절) 강도를 평가하는 데 사용됩니다. MRC는 15점 척도(각 항목당 5점)입니다. 2) Modified Ashworth Scale(MAS)은 경직을 평가하는 데 사용됩니다. 테스트된 각 동작에 0~5점(0은 경직 없음, 1은 움직임이 끝날 때 근긴장도 약간 증가, 2는 ROM의 절반까지 근긴장도 약간 증가, 3은 대부분의 ROM에서 근긴장도 현저하게 증가)이 부여됩니다. , 4는 근긴장의 상당한 증가, 5는 굴곡 또는 확장 시 환부가 경직됨. 테스트된 동작은 총 15(음수) 포인트에 대해 손목 확장, 팔꿈치 확장 및 어깨 외전이었습니다. 3) 중증도 및 개선의 임상적 전반적 인상 척도는 다음을 평가하는 데 사용됩니다. 4) Draw a Person Test는 환자의 신체 인식을 평가하고, 5) Nasa-Task Load Index는 중재 중 환자의 신체적, 정신적 부하를 평가하는 데 사용됩니다.

기기 평가 이후에 나열된 기기 평가는 기준선(T0), 개입 직후(T1) 및 개입 후 6개월 이상(T2)에 수행됩니다. 획득은 더 많은 영향을 받는 사지로 수행되는 로봇 지원 및 무보조 도달 및 손에서 입으로 이동하는 동안 수행되고 덜 영향을 받는 사지로 수행되는 무보조 이동에서 수행됩니다.

1. 상지 운동학(6 TVcs, Smart-D, BTS Bioengineering, Italy) 및 동적 표면 EMG(상부 승모근, 전방, 중간 및 후방 삼각근, 상완 삼두근 측면 머리, 이두근 긴 머리 및 상완 요골 근육; FreeEMG 300, BTS Bioengineering, 이탈리아). 이동 범위, 속도, 정규화된 저크 및 주기성 계수는 ​​2008년 Caimmi가 발표한 방법을 사용하여 계산됩니다.
2. EEG 신호는 국제 10/10 시스템에 따라 배치된 64개의 전극을 제공하는 캡을 사용하여 기록됩니다. EMG 활동은 뻗는 동안 삼각근 전방과 삼두근, 그리고 손을 입으로 가져가는 동안 이두근과 상완요근에 걸쳐 양측으로 2-3cm 떨어져 배치된 Ag/AgCl 표면 전극 쌍에서 동시에 기록됩니다. EEG 및 EMG 데이터는 512Hz의 샘플링 주파수(대역 통과 필터: 1-200Hz)에서 Neuroscan 시스템을 사용하여 수집됩니다. 이벤트 관련 비동기화/동기화(ERD/ERS) 분석은 전운동 및 1차 감각운동 영역에 걸쳐 알파 및 베타 대역에서 EEG 진동 활동의 움직임 관련 전력 변화를 정량화하기 위해 수행됩니다.

데이터 분석 파일럿 시험의 주요 결과 측정 결과를 기반으로 연구의 샘플 크기는 일반 통계 검정력 분석 프로그램인 프리웨어 G*Power 3.1.9.2를 사용하여 계산됩니다. 다른 세션 간의 데이터 비교는 0.05의 유의성 값을 고려하여 Wilcoxon 부호 순위 테스트로 수행됩니다. UE-FMA 개선과 1) 환자의 연령 사이의 관계를 평가하기 위해 선형 회귀 및 Pearson 상관관계를 사용했습니다. 2) 스트로크로부터의 시간, 3) 계산된 운동학적 양. 통계 분석은 WinSTAT® for Microsoft® 버전 2012.1.0.94를 사용하여 수행됩니다.