Utvikling av en FES-enhet for håndbruk under armaktiviteter etter hjerneslag

Personer med moderat til alvorlig hjerneslag vil bli rekruttert til både laboratoriebasert testing og hjemmebasert praksis:

1. Pre-training klinisk evaluering (lab-basert). I denne økten vil en forskningsfysioterapeut evaluere deltakerens armfunksjon og svekkelsesnivå ved å bruke standardiserte kliniske vurderinger for å sikre kvalifisering for å delta i denne studien. Når det er bekreftet, vil et sett med standardiserte kliniske vurderinger bli utført av forskningsfysioterapeuten som baselinevurderinger av deltakerens hånd-/armfunksjon. Dette besøket forventes å vare i ca. 3 timer.
2. Oppsett av utstyr før trening (labbasert). Deltakeren vil bli tilfeldig fordelt til en av de rekrutterte fysioterapeutene (PTs) eller seniorstudent fysioterapeuter (SPTs) som har blitt rekruttert og samtykket til å delta i denne studien. Den tildelte PT vil bestemme 1) elektrodeposisjonene for registrering av deltakerens muskelaktiviteter under utførelse av forskjellige arm-/håndfunksjoner, og 2) stimuleringselektrodeposisjonene og stimuleringsintensitetene for å oppnå den beste håndåpningen med underarmen ved individets midt- utvalg av tilgjengelig supinasjon/pronasjon. Deretter vil de tilsvarende elektrodeposisjonene bli merket, og underarmen/hånden med disse markørene vil bli skannet. Dette besøket forventes å vare i ca. 3 timer. De skannede resultatene vil bli brukt offline for å utvikle en underarm-hånd-ortose (FHO) som passer til deltakerens underarm og hånd. Under dette besøket vil etterforskerne måle tiden det tar for PT/SPT å sette opp 1) registreringselektroder, 2) detekteringsregler, 3) stimuleringselektroder og konfigurasjon, og 4) tiden for skanning.
3. Innlæringsøkter for bruk av utstyr før opplæring (2 besøk, laboratoriebasert). Etter at FHO er klar, vil deltakeren bli kalt til å delta på 1. og 2. labbaserte treningsøkter for bruk av ReIn-hand-apparat. Under disse 2 besøkene vil den tildelte PT/SPT (1. test) eller forsknings-PT (2. test) trene deltakeren til å bruke FHO og ReIn-Hand-programvaren på en mobil enhet, inntil deltakeren demonstrerer evnen til å bruke enheten uavhengig to ganger på rad. I løpet av disse 2 besøkene vil etterforskerne måle tiden det tar for deltakeren å 1) lære bruken av ReIn-Hand-enheten (fra starten av økten til det tidspunktet deltakeren er i stand til å demonstrere evne til å bruke enheten to ganger selvstendig) på rad), 2) koble til FHO, 3) bruk programvaren for 1 prøveversjon (inkludert tilkobling av alle kablene ved å følge instruksjonene, start programvaren og fullfør 1 prøveversjon), og 4) ryd opp. På slutten av den første (for PT-er) eller den andre (for personer med hjerneslag) læringsøkten, vil en 5-minutters brukerundersøkelse bli utført for å rapportere nivået på brukervennligheten til ReIn-Hand-enheten. I løpet av 2. læringsøkt vil deltakeren også bli testet på nytt på deler av de kliniske vurderingene, men denne gangen ved hjelp av ReIn-Hand-apparatet. Hvert av disse 2 besøkene forventes å vare i ca. 3 timer.
4. Pre-trening 2. baseline kliniske tiltak (lab-basert). Innen en uke før oppstart av den hjemmebaserte praksisen, vil en forsknings-PT gjennomføre de andre kliniske baseline-tiltakene, som vil gjenta de første kliniske baseline-tiltakene med et ekstra kvantitativt mål på maksimalt håndåpningsområde og lukkekraft (QMHOC). For QMHOC vil trykksensorer (Pressure Profile Systems, Inc., Los Angeles, CA 90045) i forbindelse med bærbare Moire Phase Tracking-kameraer (Metria Innovation, Inc., Wauwatosa, WI) brukes. Hele QMHOC vil ta ca. 10 minutter, og hele 2. baseline kliniske målsøkt vil ta ca. 2 timer.

5. EEG-tiltak før trening (labbasert). Innen en uke før oppstart av den hjemmebaserte praksisen og innen en uke etter fullføring av den 12 uker lange hjemmebaserte praksisen, vil deltakeren delta i et EEG-eksperiment. I løpet av denne økten vil en 9x9 mm markør plasseres på tuppen av hver finger, med en annen på baksiden av hånden som referanse, som gjør det mulig å måle posisjonen og vinkelen til fingrene/hånden med 2 bærbare Moire Phase Sporingskameraer (180 Hz; Metria Innovation Inc. Milwaukee, WI). I tillegg vil overflate-EEG-elektroder monteres på en strekkbar stoffhette basert på 10/20-systemet. En Polaris Krios håndholdt skanner og reflekterende markører (NDI, Ontario, Canada) vil bli brukt til å registrere EEG-elektrodeposisjonene sammenlignet med koordinatsystemet definert av nasjon, inion og pre-aurikulære hakk. Øyebevegelsesdeteksjonselektroder vil også bli plassert på de supra- og infraorbitale marginene for deteksjon av vertikal øyebevegelse. EMG vil bli registrert fra extensor carpi radialis, flexor carpi radialis og deltoideus i armen.

   Når den er forberedt, vil deltakeren sitte i en eksperimentell stol med: 1) justerbare stropper over skuldrene og midjen for å opprettholde riktig holdning, 2) paretisk underarm festet til en ortose som er knyttet til ACT-3D, en robot som vil gi nødvendig armstøtte, 3) hånd rundt en sylinder med en tilpasset trykksensormatte (Pressure Profile System Inc., CA). Deltakeren vil bli instruert til å utføre 1 av 2 bevegelser: 1) håndåpning mens han hviler på et haptisk bord, eller 2) håndåpning mens han løfter mot 50 % av deres maksimale skulderabduksjonskraft. Etterforskeren vil måle hodebunnsopptak og EMG-opptak ved hjelp av et 160-kanals EEG/EMG-system ved bruk av aktive elektroder (Biosemi, Inc., Active II, Amsterdam, Nederland), håndåpningsområde eller fingerfleksjonskraft.

6. Hjemmebasert praksis. Etter over 5 laboratoriebaserte besøk, vil deltakerne ta ReIn-Hand-enheten, inkludert FHO, den mobile enheten med ReIn-Hand-programvare og den elektroniske stimulatoren (300 PV, Empi, Minnesota, USA, en FDA-godkjent klinisk enhet) hjem igjen. Hjemme vil deltakerne utføre 20 prøver med forhåndsinnstilte oppgaver, som å nå og gripe, per økt (1 time), 1 økt per dag, 7 dager i uken i 12 uker. I løpet av disse 12 ukene vil deltakeren besøke laboratoriet en gang i uken for å gjøre nødvendige enhetsendringer, og utføre deler av de kliniske vurderingene og QMHOC-tiltaket uten ReIn-hand.
7. Tester etter trening (labbasert). Øktene #4 nevnt ovenfor vil bli gjentatt én uke og 3 måneder etter den 12-ukers hjemmebaserte treningen. Økt nr. 5 vil bli gjentatt én uke etter den 12-ukers hjemmebaserte treningen. Alle tester etter trening vil bli utført uten ReIn-hand-enhet.