Et eksoskjelett i øvre ekstremitet for å målrette mot uønskede leddsynergier under repeterende trening hos slagoverlevende

Hjerneslag forårsaker betydelig langvarig funksjonshemming og forekomsten av hjerneslag i veteranbefolkningen er høy med omtrent 6000 VA-innleggelser for akutt iskemisk hjerneslag per år i 2014. Rehabiliteringsprogrammer som forbedrer funksjonen i øvre ekstremiteter har potensial til å påvirke veteraners daglige aktiviteter og forbedre deres yrke, rekreasjon og generelle livskvalitet. Repeterende oppgavetrening (RTT) er aktiv utøvelse av en oppgavespesifikk motorisk aktivitet og er mer effektiv enn enkle leddbevegelser for å forbedre overekstremitetsfunksjonen etter behandling. Imidlertid kan RTT være drenerende for både klinikeren og pasienten, da det krever at deltakeren fullfører mange repetisjoner av samme oppgave, og disse repetisjonene kan være vanskelige å utføre med passende teknikk. Tidligere forskning har vist at for å påvirke pasientens utvinning i betydelig grad er det avgjørende å sette i gang RTT i de akutte og subakutte stadiene, opprettholde helseleddkoordinering og holde pasientene engasjert og utfordret. Robotmediert RTT har potensial til å lette klinisk levering av velprøvde rehabiliteringsprogrammer til veteraner i nød, og nylig har et nytt eksoskjelett blitt utviklet, kalt Harmony, med muligheten til å levere bimanuell 3D-armterapi. For øyeblikket er det mangel på verktøy for å levere RTT i de tidlige stadiene av restitusjon, samtidig som leddkoordinasjonen opprettholdes under 3D-armbevegelser og sikre at assistanse står i forhold til pasientens evner. Derfor er målet med dette prosjektet å utvikle nye kontroller som bruker lovende nevrologisk grunnlag for trening for å lette repeterende oppgavetrening samtidig som de sikrer korrekte bevegelsesmønstre hos pasienter med akutt og subakutt stadium av hjerneslag. Nærmere bestemt vil (1) kontrolløren for synergiunngåelse (SA) bruke leddmomenter for å skyve pasientene bort fra den maladaptive leddkoordinasjonen, og bare forstyrre bevegelsene når forsøkspersonen setter i gang en slik maladaptiv bevegelsesstrategi. (2) Task Assistance (TA)-kontrolleren vil bruke assisterende leddmomenter for direkte å hjelpe slagpasienter med å oppnå 3D RTT-aktiviteter med korrekt koordinasjon ved høy intensitet (repetisjoner/økt). Mål 1: å utvikle og bestemme gjennomførbarheten til RTT-kontrolleren. H1: SA- og TA-kontrollere er gjennomførbare, sett av (1) pasientsikkerhet og (2) evner til TA- og SA-kontrollere til å flytte overkroppsledd langs oppgavebaner og bort fra synergistisk koordinering, henholdsvis. Opptil fem overlevende av subakutt slag vil fullføre RTT-aktiviteter med både SA- og TA-kontrollørene. H1 vil bli ansett som støttet dersom det påførte dreiemomentet oppfyller kravene definert av kontrollloven og gjennomførbarhetskriteriene er oppfylt for TA- og SA-kontrollørene i to påfølgende pasienter. Mål 2: bestemme gjennomførbarheten av kontrollører og kvantifisere endring i felles koordinering under 3-ukers intervensjon. H2a: en 3-ukers lang intervensjon er mulig med både kontrollørene sett av (1) pasientsikkerhet og (2) evner for TA- og SA-kontrollere til å bevege overkroppsleddene mot de ønskede banene for 3D RTT-aktiviteter samtidig som man unngår synergistiske kompenserende koordinering. H2b: robotsystemet vil nøyaktig spore leddsynergier hos akutte slagpasienter før og etter en 3-ukers intervensjon, og avsløre enhver endring i kompenserende strategier. To overlevende akutt slag vil bli rekruttert. Deltakerne vil bli tildelt enten TA- eller SA-kontrolleren og vil fullføre høye repetisjoner av å nå oppgaver én gang om dagen mens de har på seg Harmony-eksoskjelettet i tre uker. Felles kinematiske og kinetiske data vil bli registrert av robotsystemet i alle øktene. Kinematiske data vil også bli registrert i evalueringsøktene før og etter den 3-ukers intervensjonen i to modaliteter: robot i null-momentmodus og ved hjelp av et infrarødt bevegelsessporingssystem. Felles synergier vil bli evaluert for de to akutte slagpasientene før og etter en tre ukers intervensjon. Hypoteser vil bli vurdert som støttet dersom det er en akseptabel lav feilrate mellom de kinematiske målingene til robotsystemet og bevegelsesfangstsystemet. Nye rehabiliteringsprogrammer som forbedrer øvre ekstremitets funksjonelle ytelse har potensial til å påvirke veteraners ADL og forbedre deres yrke, rekreasjon og generelle livskvalitet. Nye rehabiliteringsprogrammer som forbedrer funksjonen i øvre ekstremiteter har potensial til å påvirke veteraners ADLs og forbedre deres yrke, rekreasjon og generelle livskvalitet.