Brain Computer Interface (BCI) Rehabilitacja robotyczna po udarze mózgu

Proponowane urządzenie rehabilitacyjne jest pierwszym systemem neurorehabilitacyjnym łączącym nieinwazyjną BCI i robotyczną rehabilitację porażonej kończyny górnej po udarze w okresie 6 miesięcy od udaru. Samoistny powrót do zdrowia po udarze następuje w ciągu pierwszych 6-12 miesięcy po udarze. Pierwsze 3-6 miesięcy to najważniejsze okresy, ponieważ jest to okres maksymalnej regeneracji neurologicznej i neuroplastyczności. Zróżnicowane wskaźniki powrotu do zdrowia występują w przypadku różnych typów upośledzeń po udarze. Ogólnie rzecz biorąc, funkcje motoryczne (mobilność, chodzenie, funkcje kończyn górnych, czynności życia codziennego (ADL)) wracają do zdrowia szybciej niż zaburzenia funkcji poznawczych lub językowych, które mogą odzyskać w ciągu 12 miesięcy. W celu ułatwienia samoistnego powrotu do zdrowia lub wspomagania adaptacyjnej kompensacji upośledzeń związanych z udarem wprowadzono szereg podejść do rehabilitacji po udarze. Ogólnie rzecz biorąc, aby trening rehabilitacyjny był skuteczny, należy go rozpocząć jak najwcześniej po udarze mózgu. Obecne badania dowodzą, że rehabilitacja z wykorzystaniem tradycyjnych metod neurofacylitacji jest skuteczna w poprawie neurologicznej i funkcjonalnej regeneracji i przewyższa brak leczenia lub samą opiekę pielęgniarską. Rehabilitowani pacjenci mają krótszy łączny pobyt w szpitalu, niższy odsetek powikłań, wcześniejszy i wyższy odsetek wypisów do domu niż pacjenci, którzy nie są rehabilitowani. Ponadto rehabilitacja obejmująca multidyscyplinarne podejście zespołowe, prowadzone przez lekarza rehabilitacji lub specjalistę, skutkuje lepszymi wynikami funkcjonalnymi w porównaniu z terapiami ogólnymi w ostrych stanach na oddziale. Aby rehabilitacja była skuteczna w modyfikowaniu neuroplastyczności kory mózgowej, musi być ukierunkowana na konkretne upośledzenie udaru, specyficzne zadania, ćwiczenia muszą być powtarzalne i intensywne, ukierunkowane na cel i przykuwać uwagę pacjenta po udarze. Niektóre elementy rehabilitacji obejmują fizykoterapię, trening chodu i równowagi, kondycjonowanie aerobowe, trening funkcjonalnych czynności życia codziennego (ADL), fizyczne sposoby leczenia bólu, funkcjonalną stymulację elektryczną (FES) lub stymulację elektryczną nerwowo-mięśniową (NMES). Inne metody obejmują specyficzne metody leczenia w celu rozwiązania problemów związanych z rehabilitacją, takich jak spastyczność, ataksja, przykurcze i nietrzymanie moczu lub jelit. Często wymagane są indywidualne, bardzo pracochłonne i drogie terapie z bliskimi zabiegami „ręcznie”. Ograniczenia obecnych technik fizjoterapii i terapii zajęciowej obejmują: (1) Trudności w rehabilitacji poważnie sparaliżowanej ręki i ręki, które często są leczone metodami pasywnymi, takimi jak NMES, pasywne ROM i innymi metodami. (2) Trudności w osiągnięciu intensywnej rehabilitacji i dużej liczby powtórzeń u osób z umiarkowanym lub ciężkim porażeniem kończyn górnych, albo z powodu braku uczestnictwa, albo bólu, który jest częstszy u osób z ciężkim porażeniem. (3)Problemy w motywowaniu i podtrzymywaniu zainteresowania pacjenta powtarzalnymi ćwiczeniami.(4)Terapia jest często postrzegana jako nudna i spowodowana brakiem natychmiastowego biofeedbacku. (I) Rehabilitacja wspomagana robotem: MIT (USA) opracował robota o nazwie MIT-MANUS, który ma wspomagać terapię ofiar udaru mózgu. Małe badania kliniczne dowiodły, że robot znacznie poprawił u pacjentów powrót do ruchu i funkcji motorycznych ramienia, przy utrzymujących się korzyściach kilka miesięcy po zaprzestaniu leczenia. System ten jest klinicznie wykorzystywany jako narzędzie do treningu rehabilitacyjnego w ponad 20 ośrodkach na całym świecie. Zalety rehabilitacji wspomaganej robotem to możliwość dokumentowania i przechowywania parametrów ruchu i siły, możliwość wykonania tysięcy powtórzeń na sesję zabiegową (100 razy więcej niż leczenie konwencjonalne lub FES) bez powodowania urazu tkanek lub bólu, wysoka intensywność przy niskim tarciu, trening uwagi i zwiększone biofeedback poprzez włączenie interaktywnych gier wideo, które mogą symulować trajektorie, labirynty, zadania ADL, takie jak przygotowanie posiłku i symulację zadań przestrzennych, takich jak pójście na zakupy. Dodatkowo, po początkowym okresie szkoleniowym, nadzór terapeuty nad pacjentem może ulec zmniejszeniu ze względu na trwałość udziału pacjenta z robota lub Rehabilitacji Robotycznej opartej na BCI. W związku z tym robot zwiększa produktywność ludzkiego terapeuty. Robot działa zatem jako zaawansowana technologicznie pomoc dla klinicysty i terapeuty. System jest również przenośny, co daje możliwość telerehabilitacji ze zdalnym monitorowaniem sprawności i postępów pacjenta przez placówkę. (II) Rehabilitacja robotyczna oparta na BCI: To nieinwazyjne urządzenie ma na celu zastosowanie nowatorskiego podejścia w treningu robotów, które nie było wcześniej stosowane w sferze terapeutycznej. W MIT-MANUS i pokrewnych systemach dostępnych na rynku nie ma bezpośrednia komunikacja między umysłem pacjenta lub procesami myślowymi lub motorycznym myśleniem wolicjonalnym a systemem robotów. Chociaż niektóre czujniki są używane do wykrywania słabych ruchów pacjenta, nigdy nie wiadomo, kiedy i jak pacjent chce się poruszać. Ramię robota, do którego pacjent jest uwiązany lub przywiązany, planuje trajektorię ruchu pacjenta i ogranicza swoją aktywną rolę, gdy pacjent odzyskuje dobrowolny ruch. W większości przypadków pacjent może tylko biernie podążać za predefiniowanym programem, który może nie w pełni badać inicjatywy motoryczne i potencjał pacjenta lub procesy uwagi.