Tecnologia Brain Computer Interface (BCI) para reabilitação de mãos com AVC (ARTS-BCI)

As abordagens de fisioterapia são a reabilitação de fato para o AVC, que envolve terapeutas humanos para ajudar os pacientes com AVC a recuperar sua capacidade motora. As tecnologias modernas de reabilitação incluem robótica, estimulação elétrica funcional, estimulação magnética transcraniana e realidade virtual. A reabilitação robótica alivia os aspectos de trabalho intensivo da reabilitação física por terapeutas humanos e pode potencialmente melhorar a produtividade da reabilitação de AVC. No entanto, baseia-se fundamentalmente na repetição do movimento com feedback visual que ajuda os pacientes com AVC a melhorar a capacidade motora em seus fracos braços e pernas afetados pelo AVC. No entanto, o robô ainda é capaz de mover a parte fraca do paciente, mesmo que o paciente não esteja atento ao treinamento e, portanto, o treinamento robótico se torna uma atividade passiva. Em contraste, o treinamento robótico baseado em BCI funciona garantindo o envolvimento ativo dos pacientes hemiparéticos em fazer um movimento volitivo. Além disso, pacientes hemiplégicos ou com AVC bloqueado que não têm nenhuma força motora nos membros afetados são capazes de engajar e realizar um movimento volitivo nesses membros afetados.

A reabilitação robótica baseada em BCI preenche essa lacuna, detectando a intenção motora de pacientes hemiplégicos a partir dos sinais do eletroencefalograma (EEG) para conduzir a reabilitação robótica. Este projeto de pesquisa de reabilitação robótica para AVC baseado em BCI foi conduzido em conjunto pelo Hospital Tan Tock Seng (TTSH), Instituto Nacional de Neurociência (NNI) e Instituto de Pesquisa Infocomm (I2R). Ensaios clínicos preliminares realizados no TTSH mostraram que pacientes com AVC podem operar o BCI de forma tão eficaz quanto indivíduos saudáveis.

Especificamente, este projeto de pesquisa abordará as seguintes lacunas na área de reabilitação para AVC:

1. BCI modal único - O sistema atual emprega um BCI modal não invasivo baseado em EEG que detecta a intenção motora usando pelo menos 2,5 segundos de dados de EEG. Portanto, é proposta a pesquisa de um BCI multimodal avançado, como sinergia de espectroscopia de infravermelho próximo com EEG para produzir um sistema de reabilitação robótica baseado em BCI mais responsivo e eficaz.
2. Terapia padrão - O sistema atual emprega uma terapia padrão para todos os pacientes com AVC. No entanto, fisioterapeutas e terapeutas ocupacionais geralmente adotam uma terapia mais individualizada para cada paciente com AVC. Assim, propõe-se a pesquisa de uma terapia individualizada para cada paciente com AVC de acordo com sua taxa de aprendizado e insulto neurológico.
3. Somente reabilitação fisiológica - O sistema atual realiza apenas a reabilitação fisiológica das funções motoras de pacientes com AVC. Atualmente, algumas escalas validadas para depressão pós-AVC, como inventário de depressão de Beck, CES-D, escala de Zung, traço de estado, HADS, etc., são difíceis de administrar em pacientes com AVC que não podem participar da avaliação devido a problemas de linguagem ou habilidades cognitivas. Portanto, um sistema avançado de reabilitação baseado em BCI que também detecta o estado mental do paciente com AVC é proposto para cobrir a reabilitação fisiológica e psicológica.
4. Reabilitação do membro superior - O sistema atual que usa o sistema de reabilitação robótica MIT Manus, clinicamente comprovado, realiza apenas a reabilitação do membro superior para pacientes com AVC em padrões de alcance bruto. As habilidades manuais humanas, em contraste, consistem em padrões de movimento de manipulação mais complexos que podem ser intervencionados pela reabilitação robótica baseada em BCI. Portanto, um avançado sistema de reabilitação baseado em BCI que cobre a função da mão é proposto para cobrir a reabilitação de toda a extremidade superior.