Op Brain Computer Interface (BCI) gebaseerde robotrevalidatie voor beroerte

Het voorgestelde revalidatieapparaat is het eerste neurorevalidatiesysteem dat niet-invasieve BCI en gerobotiseerde revalidatie combineert voor de verlamde bovenste extremiteit na een beroerte binnen 6 maanden na een beroerte. Spontaan herstel na een beroerte vindt plaats gedurende de eerste 6-12 maanden na een beroerte. De eerste 3-6 maanden zijn de meest cruciale periodes aangezien dit de periode is van maximaal neurologisch herstel en neuroplasticiteit. Er treden verschillende herstelpercentages op voor verschillende soorten stoornissen na een beroerte. Over het algemeen herstellen motorische functies (mobiliteit, lopen, functie van de bovenste ledematen, algemene dagelijkse levensverrichtingen (ADL)) sneller dan cognitieve of taalstoornissen die in 12 maanden kunnen herstellen. Er zijn een aantal benaderingen voor revalidatie na een beroerte geïntroduceerd om intrinsiek herstel te vergemakkelijken of adaptieve compensatie voor aan een beroerte gerelateerde stoornissen te ondersteunen. Over het algemeen moet revalidatietraining, om effectief te zijn, zo vroeg mogelijk na een beroerte worden gestart. Huidig ​​onderzoek bewijst dat revalidatie met behulp van traditionele neuro-facilitatiebenaderingen effectief is in het verbeteren van neurologisch en functioneel herstel en superieur is aan geen behandeling of verpleegkundige zorg alleen. Gerehabiliteerde patiënten hebben een kortere totale ziekenhuisopname, lagere complicaties, eerder en vaker ontslag naar huis dan patiënten die geen revalidatie ondergaan. Bovendien resulteert revalidatie met een multidisciplinaire teambenadering onder leiding van een revalidatiearts of -specialist in betere functionele resultaten in vergelijking met acute algemene afdelingsgerichte therapieën. Om ervoor te zorgen dat revalidatie effectief is in het wijzigen van corticale neuroplasticiteit, moet het gericht zijn op de specifieke beroertestoornis, taakspecifiek zijn, moet de oefening repetitief en intensief zijn, doelgericht zijn en de aandacht van de patiënt met een beroerte trekken. Enkele onderdelen van revalidatie zijn onder meer fysiotherapie, loop- en evenwichtstraining, aerobe conditietraining, functionele activiteiten van het dagelijks leven (ADL), fysieke modaliteiten om pijn te behandelen, functionele elektrische stimulatie (FES) of neuromusculaire elektrische stimulatie (NMES). Andere methoden omvatten specifieke behandelingen om complicaties van revalidatie aan te pakken, zoals spasticiteit, ataxie, contracturen en blaas- of darmincontinentie. Vaak zijn één-op-één en zeer arbeidsintensieve en dure therapieën met nauwe hand-over-handbehandelingen vereist. Beperkingen van de huidige technieken voor fysiotherapie en ergotherapie omvatten de volgende: (1) Moeilijkheden bij de revalidatie van de ernstig verlamde arm en hand die vaak worden behandeld met passieve modaliteiten zoals NMES, passieve ROM's en andere modaliteiten. (2) Moeilijkheden bij het bereiken van intensieve revalidatie en hoge herhalingen bij mensen met matige tot ernstige verlamming van de bovenste extremiteit, hetzij als gevolg van niet-deelname of pijn die vaker voorkomt bij mensen met ernstige verlamming. (3) Problemen bij het motiveren en behouden van de interesse van de patiënt in repetitieve oefeningen. (4) Therapie wordt vaak als saai ervaren vanwege het ontbreken van onmiddellijke biofeedback. (I) Robotondersteunde revalidatie: MIT (VS) heeft een robot ontwikkeld, de MIT-MANUS genaamd, om de therapie van slachtoffers van een beroerte te ondersteunen. Kleine klinische onderzoeken hebben gemeld dat de robot het herstel van armmotoriek en -functie bij patiënten aanzienlijk verbeterde met aanhoudende winsten enkele maanden na stopzetting van de behandeling. Dit systeem wordt klinisch gebruikt als hulpmiddel voor revalidatietraining in meer dan 20 centra over de hele wereld. Voordelen van robotondersteunde revalidatie zijn onder meer de mogelijkheid om bewegings- en krachtparameters te documenteren en op te slaan, de mogelijkheid om duizenden herhalingen per behandelingssessie te bereiken (100 keer meer dan conventionele behandeling of FES) zonder weefselbeschadiging of pijn te veroorzaken, hoge intensiteit met lage wrijving, aandachtstraining en verhoogde biofeedback door de integratie van interactieve videogames, die trajecten, doolhoven, ADL-taken zoals het bereiden van een maaltijd en ruimtelijke taaksimulatie zoals winkelen kunnen simuleren. Bovendien kan na de initiële trainingsperiode de supervisie van de patiënt door de therapeut worden verminderd vanwege de duurzaamheid van de deelname van de patiënt aan de robot of op BCI gebaseerde Robotic Rehabilitation. Vandaar dat de productiviteit van de menselijke therapeut wordt verhoogd door de robot. De robot fungeert dus als een hoogtechnologisch hulpmiddel voor de clinicus en therapeut. Het systeem is ook draagbaar, waardoor telerevalidatie mogelijk is, waarbij de prestaties en voortgang van de patiënt op afstand worden gevolgd door de instelling. (II) Op BCI gebaseerde robotische revalidatie op basis van BCI: dit niet-invasieve apparaat heeft tot doel een nieuwe benadering te gebruiken in robottraining, die nog niet eerder in de therapeutische wereld is gebruikt. In de MIT-MANUS en gerelateerde commercieel verkrijgbare systemen is er geen directe communicatie tussen de geest of denkprocessen van de patiënt of motorisch wilsdenken en het robotsysteem. Hoewel sommige sensoren worden gebruikt om de zwakke beweging van de patiënt te detecteren, weet het nooit wanneer en hoe de patiënt wil bewegen. De robotarm waaraan de patiënt is vastgemaakt of beperkt, plant het bewegingstraject voor de patiënt en vermindert zijn actieve rol naarmate de patiënt zijn vrijwillige beweging herstelt. In de meeste gevallen kan de patiënt het vooraf gedefinieerde programma alleen passief volgen, waardoor de motorische initiatieven en het potentieel of de aandachtsprocessen van de patiënt mogelijk niet volledig worden onderzocht.