Egzoszkielet kończyny górnej do zwalczania niepożądanych synergii stawów podczas powtarzalnego treningu u osób po udarze mózgu

Udar powoduje znaczną długotrwałą niepełnosprawność, a częstość występowania udaru w populacji weteranów jest wysoka i wynosi około 6000 przyjęć VA z powodu ostrego udaru niedokrwiennego rocznie w 2014 roku. Programy rehabilitacyjne, które poprawiają funkcjonowanie kończyn górnych, mogą potencjalnie wpłynąć na codzienne czynności weteranów i poprawić ich zawód, rekreację i ogólną jakość życia. Trening powtarzalnych zadań (RTT) jest aktywnym ćwiczeniem aktywności ruchowej specyficznej dla zadania i jest skuteczniejszy niż proste ruchy stawów w poprawie funkcji kończyny górnej po leczeniu. Jednak RTT może być wyczerpujące zarówno dla lekarza, jak i pacjenta, ponieważ wymaga od uczestnika wykonania wielu powtórzeń tego samego zadania, a te powtórzenia mogą być trudne do wykonania przy odpowiedniej technice. Poprzednie badania wykazały, że aby znacząco wpłynąć na powrót pacjenta do zdrowia, kluczowe znaczenie ma rozpoczęcie RTT w ostrych i podostrych stadiach, utrzymanie koordynacji stawów zdrowia oraz utrzymywanie zaangażowania pacjentów i wyzwań. RTT za pośrednictwem robota ma potencjał, aby ułatwić kliniczne dostarczanie sprawdzonych programów rehabilitacyjnych potrzebującym weteranom, a ostatnio opracowano nowy egzoszkielet o nazwie Harmony, który umożliwia dwuręczną terapię ramieniem 3D. Obecnie brakuje narzędzi do prowadzenia RTT we wczesnych stadiach rekonwalescencji przy jednoczesnym zachowaniu koordynacji ruchowej ramion w 3D i zapewnieniu pomocy współmiernej do możliwości pacjenta. Dlatego celem tego projektu jest opracowanie nowatorskich kontrolerów, które wykorzystują obiecujące podstawy neurologiczne do treningu, aby ułatwić trening powtarzalnych zadań, zapewniając jednocześnie prawidłowe wzorce ruchowe u pacjentów z ostrym i podostrym udarem mózgu. Konkretnie, (1) kontroler unikania synergii (SA) zastosuje wspólne momenty obrotowe, aby odepchnąć pacjentów od nieprzystosowanej koordynacji stawów, ingerując w ruchy tylko wtedy, gdy podmiot zainicjuje taką nieadaptacyjną strategię ruchu. (2) Kontroler wspomagania zadania (TA) zastosuje wspomagające momenty obrotowe stawów, aby bezpośrednio pomóc pacjentom z udarem wykonać czynności 3D RTT z prawidłową koordynacją i dużą intensywnością (powtórzenia/sesja). Cel 1: opracowanie i określenie wykonalności sterownika RTT. H1: Kontrolery SA i TA są wykonalne, co widać na podstawie (1) bezpieczeństwa pacjenta i (2) zdolności kontrolerów TA i SA do poruszania stawami górnej części ciała wzdłuż trajektorii zadań iz dala od synergicznej koordynacji. Maksymalnie pięć osób, które przeżyły udar podostry, wykona czynności RTT zarówno z kontrolerami SA, jak i TA. H1 zostanie uznane za podparte, jeśli zastosowany moment obrotowy spełnia wymagania określone przez przepisy dotyczące kontroli oraz spełnione są kryteria wykonalności dla kontrolerów TA i SA u dwóch kolejnych pacjentów. Cel 2: określenie wykonalności kontrolerów i ilościowe określenie zmian we wspólnej koordynacji podczas 3-tygodniowej interwencji. H2a: możliwa jest 3-tygodniowa interwencja z obydwoma kontrolerami, co widać na podstawie (1) bezpieczeństwa pacjenta i (2) zdolności kontrolerów TA i SA do poruszania stawami górnej części ciała w kierunku pożądanych trajektorii dla czynności 3D RTT przy jednoczesnym uniknięciu efektu synergii koordynacja kompensacyjna. H2b: system robotyczny będzie dokładnie śledził synergię stawów u pacjentów z ostrym udarem mózgu przed i po 3-tygodniowej interwencji, ujawniając wszelkie zmiany w strategiach kompensacyjnych. Zatrudnione zostaną dwie osoby, które przeżyły ostry udar. Uczestnicy zostaną przydzieleni do kontrolera TA lub SA i raz dziennie będą wykonywać wiele powtórzeń zadań sięgających, nosząc egzoszkielet Harmony przez trzy tygodnie. Wspólne dane kinematyczne i kinetyczne będą rejestrowane przez system robotyczny we wszystkich sesjach. Dane kinematyczne będą również rejestrowane w sesjach ewaluacyjnych przed i po 3-tygodniowej interwencji w dwóch trybach: robot w trybie zerowego momentu obrotowego i przy użyciu systemu śledzenia ruchu w podczerwieni. Wspólne synergie zostaną ocenione dla dwóch pacjentów z ostrym udarem przed i po trzytygodniowej interwencji. Hipotezy zostaną uznane za potwierdzone, jeśli istnieje akceptowalnie niski poziom błędu między pomiarami kinematycznymi systemu robotycznego i systemu przechwytywania ruchu. Nowe programy rehabilitacyjne, które poprawiają sprawność funkcjonalną kończyn górnych, mogą potencjalnie wpłynąć na ADL weteranów i poprawić ich zawód, rekreację i ogólną jakość życia. Nowe programy rehabilitacyjne, które poprawiają funkcję kończyn górnych, mogą potencjalnie wpłynąć na ADL weteranów i poprawić ich zawód, rekreację i ogólną jakość życia.