Technologia Brain Computer Interface (BCI) do rehabilitacji ręki po udarze mózgu (ARTS-BCI)

Metody fizjoterapeutyczne są de facto rehabilitacją po udarze mózgu, która polega na zaangażowaniu terapeutów, którzy pomagają pacjentom po udarze w odzyskaniu zdolności motorycznych. Nowoczesne technologie rehabilitacyjne obejmują robotykę, funkcjonalną stymulację elektryczną, przezczaszkową stymulację magnetyczną i wirtualną rzeczywistość. Rehabilitacja robotyczna łagodzi pracochłonne aspekty rehabilitacji fizycznej wykonywanej przez terapeutów i może potencjalnie poprawić produktywność rehabilitacji po udarze. Jednak zasadniczo opiera się na powtarzaniu ruchu z wizualnym sprzężeniem zwrotnym, które pomaga pacjentom po udarze poprawić zdolności motoryczne ich słabych rąk i nóg dotkniętych udarem. Jednak robot nadal jest w stanie poruszyć słabą część pacjenta, nawet jeśli pacjent nie zwraca uwagi na trening, a zatem trening robota staje się czynnością pasywną. W przeciwieństwie do tego trening robotów oparty na BCI polega na zapewnieniu aktywnego zaangażowania pacjentów z porażeniem połowiczym w wykonywanie ruchów wolicjonalnych. Ponadto pacjenci z porażeniem połowiczym lub udarem mózgu, którzy nie mają żadnej mocy motorycznej w dotkniętych chorobą kończynach, są wtedy w stanie zaangażować się i wykonać ruch wolicjonalny na tych dotkniętych chorobą kończynach.

Rehabilitacja robotyczna oparta na BCI wypełnia tę lukę, wykrywając intencje motoryczne pacjentów z porażeniem połowiczym na podstawie sygnałów elektroencefalogramu (EEG) w celu kierowania rehabilitacją robotyczną. Ten projekt badawczy dotyczący robotycznej rehabilitacji udaru mózgu oparty na BCI został przeprowadzony wspólnie przez Tan Tock Seng Hospital (TTSH), National Neuroscience Institute (NNI) i Institute for Infocomm Research (I2R). Wstępne badania kliniczne przeprowadzone w TTSH wykazały, że pacjenci po udarze mogą operować BCI równie skutecznie jak osoby zdrowe.

W szczególności ten projekt badawczy zajmie się następującymi lukami w dziedzinie rehabilitacji po udarze mózgu:

1. Jednomodalny BCI – Obecny system wykorzystuje pojedynczy modalny, nieinwazyjny BCI oparty na EEG, który wykrywa intencję motoryczną przy użyciu danych EEG z co najmniej 2,5 sekundy. W związku z tym proponuje się badania zaawansowanego multimodalnego BCI, takiego jak synergia spektroskopii w bliskiej podczerwieni z EEG, w celu uzyskania bardziej responsywnego i skutecznego systemu rehabilitacji robotów opartego na BCI.
2. Terapia standardowa – Obecny system stosuje standardową terapię dla wszystkich pacjentów po udarze mózgu. Jednak fizjoterapeuci i terapeuci zajęciowi zwykle przyjmują bardziej zindywidualizowaną terapię dla każdego pacjenta po udarze mózgu. Dlatego proponuje się badania nad zindywidualizowaną terapią dla każdego pacjenta z udarem, w zależności od jego tempa uczenia się i urazu neurologicznego.
3. Tylko rehabilitacja fizjologiczna - Obecny system prowadzi wyłącznie rehabilitację fizjologiczną funkcji motorycznych pacjentów po udarze mózgu. Obecnie niektóre zatwierdzone skale depresji poudarowej, takie jak inwentarz depresji Becka, CES-D, skala Zunga, cecha stanu, HADS itp., są trudne do zastosowania u pacjentów po udarze mózgu, którzy nie mogą uczestniczyć w ocenie ze względu na upośledzenie zdolności językowych lub poznawczych. Dlatego proponuje się zaawansowany system rehabilitacji oparty na BCI, wykrywający również stan psychiczny pacjenta po udarze mózgu, obejmujący zarówno rehabilitację fizjologiczną, jak i psychologiczną.
4. Rehabilitacja kończyny górnej — Obecny system, który wykorzystuje sprawdzony klinicznie robotyczny system rehabilitacji MIT Manus, wykonuje rehabilitację kończyn górnych pacjentów po udarze tylko we wzorcach dużego zasięgu. Z kolei umiejętności rąk ludzkich składają się z bardziej złożonych wzorców ruchów manipulacyjnych, które można interweniować za pomocą rehabilitacji robotów opartej na BCI. Dlatego proponuje się zaawansowany system rehabilitacji oparty na BCI obejmujący funkcję ręki, obejmujący rehabilitację całej kończyny górnej.