Роботизированная реабилитация после инсульта на основе интерфейса мозг-компьютер (BCI)

Предлагаемое реабилитационное устройство является первой нейрореабилитационной системой, сочетающей неинвазивную ИМК и роботизированную реабилитацию парализованной после инсульта верхней конечности в течение 6 месяцев после инсульта. Спонтанное восстановление после инсульта происходит в течение первых 6-12 месяцев после инсульта. Первые 3-6 месяцев являются наиболее важными периодами, так как это период максимального неврологического восстановления и нейропластичности. Дифференциальные темпы восстановления наблюдаются при различных типах постинсультных нарушений. В целом двигательные функции (подвижность, ходьба, функция верхних конечностей, повседневная активность (ADL)) восстанавливаются быстрее, чем когнитивные или языковые нарушения, которые могут восстановиться в течение 12 месяцев. Был введен ряд подходов к реабилитации после инсульта, чтобы облегчить внутреннее восстановление или помочь адаптивной компенсации нарушений, связанных с инсультом. Как правило, чтобы реабилитационная тренировка была эффективной, ее необходимо начинать как можно раньше после инсульта. Текущие исследования доказывают, что реабилитация с использованием традиционных подходов нейрофасилитации эффективна для улучшения неврологического и функционального восстановления и превосходит отсутствие лечения или уход в одиночку. Реабилитированные пациенты имеют более короткие общие сроки госпитализации, более низкий уровень осложнений, более раннюю и более высокую частоту выписки домой, чем пациенты, которые не проходят реабилитацию. Кроме того, реабилитация с участием междисциплинарной команды под руководством врача-реабилитолога или специалиста приводит к лучшим функциональным результатам по сравнению с неотложной общей терапией в стационаре. Чтобы реабилитация была эффективной в изменении кортикальной нейропластичности, она должна быть нацелена на конкретное нарушение, связанное с инсультом, на конкретную задачу, упражнения должны быть повторяющимися и интенсивными, целенаправленными и привлекать внимание пациента, перенесшего инсульт. Некоторые из компонентов реабилитации включают физиотерапию, тренировки походки и равновесия, аэробную подготовку, тренировку функциональной повседневной жизни (ADL), физические методы лечения боли, функциональную электрическую стимуляцию (FES) или нервно-мышечную электрическую стимуляцию (NMES). Другие методы включают в себя специальные методы лечения осложнений реабилитации, таких как спастичность, атаксия, контрактуры и недержание мочевого пузыря или кишечника. Часто требуется индивидуальное, очень трудоемкое и дорогостоящее лечение с близким лечением «рука за рукой». Ограничения современных методов физиотерапии и трудотерапии включают следующее: (1) Трудности в реабилитации сильно парализованной руки и кисти, которые часто лечат с помощью пассивных методов, таких как NMES, пассивные ROM и другие методы. (2) Трудности в достижении интенсивной реабилитации и большого количества повторений у пациентов с умеренным и тяжелым параличом верхних конечностей либо из-за отсутствия участия, либо из-за боли, которая чаще встречается у пациентов с тяжелым параличом. (3) Проблемы с мотивацией и поддержанием интереса пациента к повторяющимся упражнениям. (4) Терапия часто воспринимается как скучная и из-за отсутствия непосредственной биологической обратной связи. (I) Реабилитация с помощью роботов: Массачусетский технологический институт (США) разработал робота, названного MIT-MANUS, для оказания помощи в лечении жертв инсульта. Небольшие клинические испытания показали, что робот значительно улучшил восстановление движений и функций рук у пациентов с устойчивым улучшением в течение нескольких месяцев после прекращения лечения. Эта система клинически используется в качестве учебного пособия по реабилитации в более чем 20 центрах по всему миру. Преимущества реабилитации с помощью роботов включают в себя возможность документировать и сохранять параметры движения и силы, возможность выполнять тысячи повторений за сеанс лечения (в 100 раз больше, чем при обычном лечении или FES), не вызывая повреждения тканей или боли, высокую интенсивность с низким трением, тренировка внимания и усиление биологической обратной связи за счет включения интерактивных видеоигр, которые могут имитировать траектории, лабиринты, задачи ADL, такие как приготовление еды, и моделирование пространственных задач, таких как поход по магазинам. Кроме того, после начального периода обучения наблюдение за пациентом со стороны терапевта может быть сокращено из-за устойчивости участия пациента от робота или роботизированной реабилитации на основе ИМК. Следовательно, производительность человека-терапевта увеличивается за счет робота. Таким образом, робот действует как высокотехнологичная помощь врачу и терапевту. Система также является портативной, что дает возможность использовать варианты телереабилитации, когда учреждение дистанционно контролирует состояние и прогресс пациента. (II) Роботизированная реабилитация на основе BCI на основе BCI: это неинвазивное устройство предназначено для использования нового подхода в роботизированном обучении, который ранее не применялся в терапевтической сфере. В MIT-MANUS и связанных с ним коммерчески доступных системах нет непосредственная связь между сознанием или мыслительными процессами пациента или моторно-волевым мышлением и роботизированной системой. Хотя некоторые датчики используются для обнаружения слабых движений пациента, они никогда не знают, когда и как пациент хочет двигаться. Рука робота, к которой привязан или ограничен пациент, планирует траекторию движения для пациента и снижает свою активную роль по мере того, как пациент восстанавливает произвольные движения. В большинстве случаев пациент может только пассивно следовать заранее заданной программе, которая может не полностью исследовать двигательные инициативы пациента, его потенциал или процессы внимания.