Bereiken in Stroke

Doel:

Voor overlevenden van een beroerte kan het gebruik van compenserende bewegingen leiden tot een vermindering van het bewegingsbereik, pijn en een patroon van "aangeleerd niet-gebruik". Een veelvoorkomende compenserende beweging die aanwezig is tijdens het reiken van de bovenste ledematen is verplaatsing van de romp. Hoewel deze beweging is geïdentificeerd als een belangrijke die moet worden verminderd, zijn er maar weinig strategieën overwogen om dit probleem aan te pakken. De bestaande strategieën vereisen fysieke fixatie van de persoon op de rugleuning van een stoel, waardoor ze onwenselijk zijn voor gebruik in therapie zonder toezicht. Als gevolg hiervan is er momenteel behoefte aan alternatieve methoden die het gebruik van correcte bewegingspatronen zowel in de kliniek als thuis bevorderen. In die zin kan technologie fungeren als een facilitator om nieuwe manieren te creëren om rompcompensatie te verminderen. Toch is er een leemte in de literatuur aangezien rompcompensatie alleen is onderzocht als een secundair thema in robot- en computerondersteunde revalidatie. Bijgevolg zullen de onderzoekers in dit project kijken naar de vermindering van rompcompensatie met behulp van robotapparatuur en commercieel verkrijgbare technologie, om een ​​focus op de kwaliteit van de bewegingen in onbewaakte therapie mogelijk te maken. De potentiële resultaten van dit project zouden later kunnen worden toegepast en gegeneraliseerd naar andere vormen van compensatie bij beroertes en andere neurologische gehandicapte populaties.

Objectief:

Ons doel is om aan te tonen dat feedbackcues kunnen worden gebruikt om rompcompensatoire bewegingen in onbewaakte therapie te verminderen.

Onderzoeksvraag:

Zal het gebruik van force cues vergelijkbare resultaten opleveren in vergelijking met visuele feedback om rompcompensatie te verminderen?

Apparatuur:

• 1 Kinect (Microsoft, Inc.) markerloos motion capture-systeem.
• 2 Kinova Jaco ondersteunende robotarmen. Deze apparaten worden gebruikt om mensen met een handicap te helpen bij dagelijkse taken. De armen zijn ontworpen voor veilige interactie (lage krachten) met de gebruiker.
• 1 desktopcomputer en een monitor voor visuele feedback.

Methode:

De onderzoekers zullen de forcefeedback-aanwijzingen ontwerpen met behulp van twee Kinova Jaco-robotapparaten om ze af te leveren. De onderzoekers zullen vervolgens onderzoeken of de krachtcues vergelijkbare of betere resultaten kunnen opleveren in vergelijking met visuele feedback (met behulp van een computermonitor om de feedback te geven) om compenserende bewegingen te verminderen.

Hoewel robotapparaten in staat zijn om krachtsignalen uit te oefenen, kunnen deze apparaten vanwege hun complexiteit en prijs moeilijk te implementeren zijn in een thuisomgeving. Daarom zullen de onderzoekers in dit project het gebruik van commercieel verkrijgbare technologie bestuderen om feedback te geven over de compenserende bewegingen van de gebruikers. De onderzoekers zullen het gebruik van kracht en visuele feedback vergelijken om hun effect op het verlagen van compenserende niveaus te bestuderen. De onderzoekers hebben ervoor gekozen om visuele feedback te gebruiken, omdat deze kan worden geleverd door systemen die direct in huis beschikbaar zijn (bijv. televisietoestellen en personal computers) zonder de noodzaak om complexere robotapparaten aan te schaffen. Als de resultaten van dit project het gebruik van in de handel verkrijgbare technologie ondersteunen, zal dit verder bewijs leveren van het potentiële gebruik van deze technologie voor het vervangen of aanvullen van robotapparaten zodra de gebruikers hun therapieprogramma's thuis voortzetten.

De forcefeedback-aanwijzingen worden geleverd als weerstand om de handvatten van de robot te bewegen. Deze signalen worden toegepast wanneer de gebruiker buiten een bepaalde foutmarge komt, op basis van een "normaal" reikpatroon. Bovendien zal de grootte van de cue evenredig zijn met de grootte van de rompcompensatie. In dit project worden twee condities vergeleken: visuele feedback en force feedback.

De visuele conditie gebruikt een monitor om twee cursors (lege cirkels) weer te geven die de handen van de deelnemer vertegenwoordigen, en de cirkels vullen zich met rode inkt terwijl de gebruiker begint te compenseren. Naarmate de omvang van de compensatie toeneemt, zal de hoeveelheid rode inkt geleidelijk toenemen om het niveau aan te geven waarop de gebruiker aan het compenseren is.

Samenvatting van procedures:

(Totale tijd: 2-2,5 uur):

1. Er worden deelnemers geworven.
2. Introduceer de studie en apparatuur. Deelnemers wordt gevraagd om de onderzoeker te informeren als ze zich op enig moment tijdens het experiment ongemakkelijk of vermoeid voelen, en krijgen zo vaak pauzes als nodig is.
3. Vraag deelnemers om toestemmingsformulieren in te vullen, of als ze vanwege hun gezondheidstoestand geen toestemming kunnen geven, zullen hun verzorgers/voogden toestemming geven en zal de proefpersoon toestemming geven.

4. De deelnemer vult een achtergrondvragenlijst in en een geregistreerde fysiotherapeut voert een klinische beoordeling uit op basis van erkende stoornissenschalen (Fugl-Meyer Upper Extremity Assessment en Reaching Performance Scale) om de scores te gebruiken als basis voor de vergelijkingen die zullen worden uitgevoerd in de statistische analyses aan het einde van deze fase. De Reaching Performance Scale vereist het gebruik van video-opname van de beoordeling voor het scoren.

   Als de deelnemer zijn klinische beoordelingsresultaten wil weten, zal de therapeut aan het einde van de sessie een fotokopie van de resultaten verstrekken en de deelnemer een uitleg van deze resultaten geven en eventuele vragen van de deelnemer over deze schalen beantwoorden . In het geval van de Reaching Performance Scale, aangezien de score na het onderzoek wordt gedaan, kan de deelnemer zijn score op een later tijdstip ontvangen via een telefoontje.

5. Alle studiesessies vinden plaats op de Point Gray Campus van de University of British Columbia (UBC). Tijdens de test wordt de deelnemers gevraagd om met een computer te communiceren door middel van de volgende invoertechnologieën: 2 Jaco Kinova robotarmen en een Microsoft Kinect. Met behulp van deze technologieën voeren de deelnemers bimanuele symmetrische bewegingen uit met hun armen/handen om een ​​eenvoudige cursor/doel-videogame te besturen. De Kinect meet de beweging van de deelnemer als datapunten voor elk gewricht, er wordt geen video opgenomen. De robotapparaten zullen worden gebruikt om de bewegingen van de handen vast te leggen en zullen hun weerstand verhogen op basis van het niveau van rompcompensatie van de deelnemer. De monitor zal worden gebruikt om visuele feedback te geven over de rompcompensatie van de deelnemer en om het doelspel weer te geven.
6. Vraag de deelnemers om in een stoel te gaan zitten en de voetensteun zo af te stellen dat hun voeten volledig worden ondersteund, hun knieën in een hoek van 90 graden en hun rug tegen de stoel.
7. Vraag de deelnemers om de handgrepen van de twee robotapparaten vast te houden.
8. In het geval dat deelnemers het handvat niet kunnen vasthouden vanwege handzwakte, wordt een verstelbare stof en elastische band rond hun handpalm aangebracht om de hand bovenop het handvat te houden.
9. De maximale kracht die de gebruiker kan uitoefenen om de robots te duwen, wordt gemeten door de sensoren van de robot uit te lezen.
10. Vraag de deelnemer om een ​​reeks unimanual-bereiken uit te voeren om het systeem te kalibreren op basis van de armlengte van de deelnemer.
11. Vraag de deelnemer om 5 bimanuele reikwijdtes uit te voeren om vertrouwd te raken met het systeem en de motion mapping.
12. Vraag de deelnemer om 15 baseline (geen feedback) bimanuele reikwijdtes uit te voeren om hun rompcompensatie te meten. De onderzoekers gebruiken de waarde van de gemiddelde trunkcompensatie om de foutmarges voor de visuele en forcefeedback in te stellen.
13. Vraag de deelnemer om 5 bimanuele reikwijdtes uit te oefenen om vertrouwd te raken met de visuele feedback of forcefeedback (afhankelijk van de randomisatie van onderwerpen).
14. Vraag de deelnemer om 60 bimanuele proeven uit te voeren tot 1 doelwit op kniehoogte met volledig uitgestrekte armen. Deelnemers krijgen feedback over hun compensatie via de monitor van de computer of als verhoogde bewegingsweerstand van de robots.
15. De deelnemer kan op verzoek tussen doelen rusten. Daarnaast is er na elke 15 targets 1 minuut rust.
16. De deelnemer voert 15 bereiken uit zonder enige feedback (postmeting)
17. De deelnemers krijgen 5 minuten pauze voordat ze aan de tweede feedbackconditie beginnen.
18. Herhaal stap 14, 15 en 16, maar met het andere type feedback (visueel of geforceerd).
19. Een notulist registreert het optreden van obstakels die de deelnemers tijdens het onderzoek tegenkomen.
20. De bewegingsregistratiegegevens en beoordelingsvideo's worden opgeslagen op een computerbestand, waarvan een back-up wordt gemaakt op een op UBC gebaseerde bestandsserver en op optische media.
21. Aan het einde van de sessie beantwoordt de deelnemer een bruikbaarheidsvragenlijst.
22. De gegevens van de notulist, bewegingslogboeken, beoordelingsvideo's en vragenlijsten zullen worden gebruikt om een ​​kwantitatieve en kwalitatieve analyse uit te voeren om meer inzicht te krijgen in hoe augmented feedback compenserende rompbewegingen kan verminderen, en in het gebruiksgemak en de functionaliteit van het systeem. Alle gegevens worden geïdentificeerd aan de hand van deelnemersnummers.
23. De video-opnamen worden 5 jaar na publicatie van de resultaten gewist/vernietigd.

Studieontwerp:

De onderzoekers volgen een cross-overontwerp binnen de proefpersoon, waarbij de onafhankelijke variabele het feedbacktype is en de niveaus zijn: forcefeedback en visuele feedback. De primaire afhankelijke variabele is de mate van rompcompensatie. De onderzoekers zullen een evenwichtige strategie volgen om de overdrachtseffecten van het uitvoeren van de twee voorwaarden in een bepaalde volgorde te verminderen.

De gegevensverzameling omvat bewegingslogbestanden, scores van de game, discussies met deelnemers en exit-enquêtes.