Opracowanie urządzenia FES do użytku ręcznego podczas czynności ramion po udarze

Osoby z umiarkowanym lub ciężkim udarem mózgu będą rekrutowane zarówno do badań laboratoryjnych, jak i do ćwiczeń w domu:

1. Ocena kliniczna przed treningiem (w laboratorium). Podczas tej sesji fizjoterapeuta badawczy oceni funkcję ramienia uczestnika i poziom upośledzenia za pomocą standardowych ocen klinicznych, aby upewnić się, że kwalifikuje się do udziału w tym badaniu. Po potwierdzeniu zestaw wystandaryzowanych ocen klinicznych zostanie przeprowadzony przez fizjoterapeutę badawczego jako podstawowe oceny funkcji ręki/ramienia uczestnika. Oczekuje się, że ta wizyta potrwa około 3 godzin.
2. Konfiguracja urządzenia przedtreningowego (w laboratorium). Uczestnik zostanie losowo przydzielony do jednego z rekrutowanych fizjoterapeutów (PT) lub starszych studentów fizjoterapii (SPT), który został zrekrutowany i wyraził zgodę na udział w tym badaniu. Przydzielony PT określi 1) pozycje elektrod do rejestrowania aktywności mięśni uczestnika podczas wykonywania różnych funkcji ramienia/ręki oraz 2) pozycje elektrod stymulacyjnych i intensywności stymulacji w celu uzyskania najlepszego otwarcia dłoni z przedramieniem na środku danej osoby zakres dostępnej supinacji/pronacji. Następnie zostaną zaznaczone odpowiednie pozycje elektrod i zeskanowane zostanie przedramię/dłoń z tymi znacznikami. Oczekuje się, że ta wizyta potrwa około 3 godzin. Zeskanowane wyniki zostaną wykorzystane w trybie offline do opracowania ortezy przedramienia i dłoni (FHO), która pasuje do przedramienia i dłoni uczestnika. Podczas tej wizyty badacze zmierzą czas potrzebny PT/SPT na ustawienie 1) elektrod rejestrujących, 2) zasad wykrywania, 3) elektrod stymulacyjnych i konfiguracji oraz 4) czasu skanowania.
3. Przedtreningowe sesje nauki korzystania z urządzeń (2 wizyty, w laboratorium). Po przygotowaniu FHO uczestnik zostanie wezwany do udziału w 1. i 2. sesji szkolenia laboratoryjnego z obsługi urządzenia ReIn-hand. Podczas tych 2 wizyt przydzielony PT/SPT (1. test) lub badawczy PT (2. test) przeszkoli uczestnika w zakresie korzystania z FHO i oprogramowania ReIn-Hand na urządzeniu mobilnym, dopóki uczestnik nie wykaże umiejętności korzystania z urządzenie niezależnie dwa razy z rzędu. Podczas tych 2 wizyt badacze będą mierzyć czas, w którym uczestnik 1) nauczy się obsługi urządzenia ReIn-Hand (od rozpoczęcia sesji do momentu, w którym uczestnik dwukrotnie zademonstruje umiejętność samodzielnego korzystania z urządzenia) z rzędu), 2) podłącz FHO, 3) użyj oprogramowania na 1 próbę (w tym podłącz wszystkie kable zgodnie z instrukcją, uruchom oprogramowanie i zakończ 1 próbę) oraz 4) posprzątaj. Pod koniec pierwszej (dla PT) lub drugiej (dla osób po udarze) sesji szkoleniowej zostanie przeprowadzona 5-minutowa ankieta wśród użytkowników, aby określić poziom łatwości obsługi urządzenia ReIn-Hand. Podczas drugiej sesji szkoleniowej uczestnik zostanie również ponownie przebadany w ramach części ocen klinicznych, tym razem jednak z pomocą urządzenia ReIn-Hand. Oczekuje się, że każda z tych 2 wizyt potrwa około 3 godzin.
4. Drugie podstawowe pomiary kliniczne przed treningiem (w laboratorium). W ciągu jednego tygodnia przed rozpoczęciem praktyki domowej, specjalista ds. badań przeprowadzi drugie podstawowe pomiary kliniczne, które powtórzą pierwsze podstawowe pomiary kliniczne z dodatkowym pomiarem ilościowym maksymalnego obszaru otwierania dłoni i siły zamykania (QMHOC). W przypadku QMHOC zostaną użyte czujniki ciśnienia (Pressure Profile Systems, Inc., Los Angeles, CA 90045) w połączeniu z przenośnymi kamerami Moire Phase Tracking (Metria Innovation, Inc., Wauwatosa, WI). Cała QMHOC zajmie około 10 minut, a cała druga sesja podstawowych pomiarów klinicznych około 2 godzin.

5. Pomiary EEG przed treningiem (w laboratorium). W ciągu tygodnia przed rozpoczęciem praktyki w domu iw ciągu tygodnia po zakończeniu 12-tygodniowej praktyki w domu, uczestnik weźmie udział w eksperymencie EEG. Podczas tej sesji na czubku każdego palca zostanie umieszczony znacznik o wymiarach 9x9 mm, a drugi na grzbiecie dłoni jako punkt odniesienia, co pozwoli na pomiar pozycji i kąta palców/dłoni za pomocą 2 przenośnych mierników fazy mory Kamery śledzące (180 Hz; Metria Innovation Inc. Milwaukee, WI). Dodatkowo powierzchniowe elektrody EEG zostaną zamocowane na rozciągliwej tekstylnej czepku opartej na systemie 10/20. Ręczny skaner Polaris Krios i znaczniki odblaskowe (NDI, Ontario, Kanada) zostaną użyte do zarejestrowania pozycji elektrod EEG w porównaniu z układem współrzędnych określonym przez punkty nasion, ząbki i nacięcia przeduszne. Elektrody do wykrywania ruchu gałek ocznych zostaną również umieszczone na krawędziach nadoczodołowych i podoczodołowych w celu wykrywania ruchu gałek ocznych w pionie. EMG zostanie zarejestrowane z prostownika promieniowego nadgarstka, zginacza promieniowego nadgarstka i mięśnia naramiennego ramienia.

   Po przygotowaniu uczestnik zostanie posadzony na krześle doświadczalnym z: 1) regulowanymi paskami na ramionach i talii w celu utrzymania prawidłowej postawy, 2) niedowładnym przedramieniem przymocowanym do ortezy połączonej z robotem ACT-3D, który zapewni wymagane podparcie ramion, 3) otocz butlę niestandardową matą czujnika ciśnienia (Pressure Profile System Inc., CA). Uczestnik zostanie poinstruowany, aby wykonać 1 z 2 ruchów: 1) otwarcie dłoni podczas odpoczynku na stole haptycznym lub 2) otwarcie dłoni podczas podnoszenia z 50% maksymalnej siły odwodzenia barku. Badacz będzie mierzyć zapisy na skórze głowy i zapisy EMG przy użyciu 160-kanałowego systemu EEG/EMG z wykorzystaniem aktywnych elektrod (Biosemi, Inc., Active II, Amsterdam, Holandia), obszaru otwierania dłoni lub siły zgięcia palca.

6. Praktyka w domu. Po ponad 5 wizytach laboratoryjnych uczestnicy otrzymają urządzenie ReIn-Hand, w tym FHO, urządzenie mobilne z oprogramowaniem ReIn-Hand oraz elektroniczny stymulator (300 PV, Empi, Minnesota, USA, urządzenie kliniczne zatwierdzone przez FDA) z powrotem do domu. W domu uczestnicy wykonują 20 prób wcześniej ustalonych zadań, takich jak sięganie i chwytanie, na sesję (1 godzina), 1 sesję dziennie, 7 dni w tygodniu przez 12 tygodni. W ciągu tych 12 tygodni uczestnik będzie odwiedzał laboratorium raz w tygodniu w celu dokonania niezbędnych zmian w urządzeniu oraz wykonania części oceny klinicznej i pomiaru QMHOC bez ReIn-hand.
7. Testy potreningowe (laboratoryjne). Wspomniane powyżej sesje nr 4 zostaną powtórzone tydzień i 3 miesiące po 12-tygodniowej praktyce domowej. Sesja nr 5 zostanie powtórzona tydzień po 12-tygodniowej praktyce domowej. Wszystkie testy potreningowe będą wykonywane bez urządzenia ReIn-hand.