Brain Computer Interface (BCI)-technologie voor revalidatie na een beroerte (ARTS-BCI)

Fysiotherapiebenaderingen zijn de de facto revalidatie voor een beroerte, waarbij menselijke therapeuten betrokken zijn om patiënten met een beroerte te helpen bij het herstellen van hun motorische vaardigheden. Moderne revalidatietechnologieën omvatten robotica, functionele elektrische stimulatie, transcraniële magnetische stimulatie en virtual reality. Gerobotiseerde revalidatie verlicht de arbeidsintensieve aspecten van fysieke revalidatie door menselijke therapeuten en zou mogelijk de productiviteit van revalidatie na een beroerte kunnen verbeteren. Het is echter fundamenteel gebaseerd op bewegingsherhaling met visuele feedback die patiënten met een beroerte helpt de motoriek in hun zwakke armen en benen door een beroerte te verbeteren. De robot is echter nog steeds in staat om het zwakke deel van de patiënt te bewegen, zelfs als de patiënt niet oplet voor de training en zo wordt de robottraining een passieve activiteit. Op BCI gebaseerde robottraining daarentegen werkt door te zorgen voor actieve betrokkenheid van de hemiparetische patiënten bij het maken van een vrijwillige beweging. Bovendien kunnen patiënten met een hemiplegie of een beroerte die geen motorisch vermogen hebben op de aangedane ledematen dan in staat zijn om een ​​vrijwillige beweging op deze aangedane ledematen uit te voeren.

Op BCI gebaseerde robotrevalidatie vult deze leemte door de motorische intentie van hemiplegische patiënten te detecteren aan de hand van de signalen van het elektro-encefalogram (EEG) om de robotrevalidatie aan te sturen. Dit op BCI gebaseerde onderzoeksproject voor robotrevalidatie voor beroertes werd gezamenlijk uitgevoerd door het Tan Tock Seng Hospital (TTSH), het National Neuroscience Institute (NNI) en het Institute for Infocomm Research (I2R). Voorlopige klinische onderzoeken uitgevoerd bij TTSH hebben aangetoond dat patiënten met een beroerte de BCI net zo effectief kunnen bedienen als gezonde proefpersonen.

Concreet zal dit onderzoeksproject de volgende hiaten op het gebied van revalidatie na een beroerte aanpakken:

1. Single-modale BCI - Het huidige systeem maakt gebruik van een enkele modale niet-invasieve EEG-gebaseerde BCI die motorische intentie detecteert met behulp van ten minste 2,5 seconden EEG-gegevens. Daarom wordt het onderzoek voorgesteld van een geavanceerde multimodale BCI, zoals het synergiseren van nabij-infraroodspectroscopie met EEG om een ​​responsiever en effectiever op BCI gebaseerd robotrevalidatiesysteem te verkrijgen.
2. Standaardtherapie - Het huidige systeem maakt gebruik van een standaardtherapie voor alle patiënten met een beroerte. Fysiotherapeuten en ergotherapeuten passen echter meestal een meer geïndividualiseerde therapie toe voor elke patiënt met een beroerte. Daarom wordt voorgesteld onderzoek te doen naar een geïndividualiseerde therapie voor elke patiënt met een beroerte, afhankelijk van zijn of haar leertempo en neurologisch letsel.
3. Alleen fysiologische revalidatie - Het huidige systeem voert alleen fysiologische revalidatie uit van motorische functies van patiënten met een beroerte. Momenteel zijn sommige gevalideerde schalen voor depressie na een beroerte, zoals de Beck-depressie-inventarisatie, CES-D, Zung-schaal, State trait, HADS enz. Daarom wordt een geavanceerd BCI-gebaseerd revalidatiesysteem voorgesteld dat ook de mentale toestand van de patiënt met een beroerte detecteert om zowel fysiologische als psychologische revalidatie te dekken.
4. Rehabilitatie van de bovenste ledematen - Het huidige systeem dat gebruikmaakt van het klinisch bewezen MIT Manus robotrevalidatiesysteem, voert alleen revalidatie van de bovenste ledematen uit bij patiënten met een beroerte met grove reikwijdtepatronen. Menselijke handvaardigheden daarentegen bestaan ​​uit complexere manipulatiebewegingspatronen die kunnen worden onderbroken door op BCI gebaseerde robotrevalidatie. Daarom wordt een geavanceerd BCI-gebaseerd revalidatiesysteem voorgesteld dat de handfunctie dekt om de revalidatie van de gehele bovenste extremiteit te dekken.