Кортикальная и биомеханическая динамика обучения робототехнике голеностопного сустава при инсульте (AbotMot)

После получения информированного согласия это пилотное исследование потребует не менее одиннадцати посещений для всех субъектов. Первый визит будет включать в себя скрининг и тесты на соответствие требованиям, которые длятся около 3 часов и будут проходить в VAMC (Медицинский центр администрации ветеранов) в Клинике гериатрической оценки (GAC). Второй и третий визиты продлятся примерно 3 часа в Лабораторию двигательных функций человека VAMC и будут включать в себя сбор неинвазивной ЭЭГ, поверхностной ЭМГ и ЭКГ, а также отработку движений лодыжки с использованием робота лодыжки для игры в видеоигры. Кроме того, будут оцениваться показатели походки и функции равновесия до и после тренировки Anklebot. В течение следующих 3 недель испытуемые будут участвовать в программе ходьбы дома под наблюдением (журнал). Следующие семь посещений (программа обучения) влекут за собой дальнейшую отработку движений лодыжки с использованием робота для игры в видеоигры, сбор данных о контроле движений, но не сбор каких-либо электрофизиологических данных. Одиннадцатый визит (последний) аналогичен посещениям. 2 и 3.

Визит 1: Скрининговые оценки включают просмотр медицинских карт, медицинские и неврологические обследования для определения права на получение помощи. Клинические оценки также будут включать мини-экзамен психического состояния (MMSE) и Центр эпидемиологических исследований (CES-D). Клинические подозрения или данные по этим инструментам скрининга слабоумия, депрессии или других когнитивных нарушений, которые могут помешать исследованию, препятствуют дальнейшей оценке исследования и незамедлительному направлению к психиатру или другому соответствующему специалисту в области здравоохранения для дальнейшей оценки. Метрики автоматизированной нейропсихологической оценки (ANAM) также используются в качестве комплексного нейропсихологического инструмента для измерения множества аспектов нейропсихологических процессов, относящихся к когнитивной функции и двигательному обучению. Кроме того, участников попросят пройти 10 метров 3 раза по коврику для измерения походки с предпочитаемой ими скоростью, будучи пристегнутыми ремнями безопасности и в сопровождении (без помощи) опытного научного сотрудника. Это поможет определить степень их дефицита для группировки при анализе данных. Наконец, квалифицированный медицинский персонал проводит стандартное неврологическое обследование.

Посещение 2, 3 и 11: после включения в исследование и медицинского осмотра субъекты будут протестированы с помощью Anklebot, при этом будут записываться ЭЭГ, ЭМГ и частота сердечных сокращений (ЭКГ).

Во-первых, испытуемым наденут шапочку из эластичной лайкры, в которой размещены 64 утопленных датчика ЭЭГ, сделанных из олова. Кожу участника слегка стирают или протирают концом ватной палочки на каждом участке датчика, чтобы удалить масло и мертвую эпидермальную ткань, чтобы установить хорошую проводимость сигнала ЭЭГ. Кожа не будет повреждена. Затем с помощью тупого аппликатора, прикрепленного к шприцу, одобренный FDA нетоксичный проводящий гель будет наноситься через отверстие в каждом из 64 записывающих датчиков, чтобы установить постоянный контакт геля между кожей в местах записи и соответствующими датчиками. . Записывающие датчики также будут расположены на коже над и под левым глазом для отслеживания движений глаз, а также на обеих мочках ушей, которые будут служить в качестве «немозговых» контрольных точек. Участок заземляющего электрода будет применяться в лобной области. Глазной канал и эталонные участки будут слегка отшлифованы подушечкой, протерты спиртом и обработаны проводящим гелем, чтобы обеспечить непрерывную связь между кожей головы и поверхностью датчика. Также на переднюю большеберцовую, икроножную и, при необходимости, на малоберцовые мышцы паретичной ноги накладывают поверхностные ЭМГ-электроды. Отведения для записи ЭКГ будут подведены с двух сторон к местам непосредственно ниже ключиц.

После завершения настройки испытуемым будет предложено пройти 10 м по коврику для ходьбы с инструментами, чтобы записать параметры походки во время 3 предпочтительных и 3 самых быстрых испытаний ходьбы. Испытуемых попросят повторить эти задания на ходьбу, одновременно выполняя одновременную когнитивную задачу, состоящую из решения и устного сообщения ответов на простые арифметические задачи. Они будут носить пояс для ходьбы, и исследовательский персонал будет внимательно следить за ними во время ходьбы и отдыха сидя, если это необходимо, чтобы предотвратить усталость. Второй тест будет измерять контроль равновесия путем записи 30-секундных попыток постурального колебания во время спокойного стояния на силовой пластине. Три состояния баланса включают в себя открытые глаза, закрытые глаза и открытые глаза при одновременном выполнении когнитивной задачи, состоящей из решения и устного сообщения ответов на простые арифметические задачи. Сидячие места будут предоставлены по мере необходимости.

После базового функционального тестирования участники будут сидеть в кресле, а голеностопный робот будет прикреплен к их паретичной ноге с помощью ортопедического коленного бандажа и ортопедической обуви. Подкладки и амортизация будут применяться по мере необходимости для правильной подгонки, а коленный бандаж будет прикреплен к креслу для устойчивости. Нога будет опираться на мягкую опору с коленом под углом 45 градусов, а ступня будет свободно двигаться.

После того, как установка будет завершена, испытуемых попросят «поиграть» в серию видеоигр, сгибая паретическую лодыжку подошвенным или тыльным сгибанием, чтобы переместить соответствующий курсор на экране компьютера, чтобы поразить медленно движущиеся цели. Первая игра длится около двух минут, и в нее играют без помощи роботов, чтобы оценить базовый уровень моторного контроля и способностей испытуемых. Впоследствии 6 игр продолжительностью около 4 минут обеспечат различные уровни роботизированной поддержки, чтобы направлять или поощрять субъектов выполнять предписанные движения лодыжки. Характер и объем роботизированной поддержки будут варьироваться в течение сеанса, чтобы способствовать краткосрочному обучению моторике и контролю над паретичной лодыжкой. По завершении серии тренировок, основанных на производительности, сеанс завершается повторением двухминутной игры без посторонней помощи». Наконец, испытуемым будет предложено повторить тесты на раскачивание осанки и ходьбу, как и раньше.

Визиты 4-10: участники будут сидеть на стуле, а голеностопный робот будет прикреплен к их паретичной ноге с помощью ортопедического коленного бандажа и ортопедической обуви. Подкладки и амортизация будут применяться по мере необходимости для правильной подгонки, а коленный бандаж будет прикреплен к креслу для устойчивости. Нога будет опираться на мягкую опору с коленом под углом 45 градусов, а ступня будет свободно двигаться.

После того, как установка будет завершена, испытуемых попросят «поиграть» в серию видеоигр, сгибая паретическую лодыжку подошвенным или тыльным сгибанием, чтобы переместить соответствующий курсор на экране компьютера, чтобы поразить медленно движущиеся цели. Первая игра длится около двух минут, и в нее играют без помощи роботов, чтобы оценить базовый уровень моторного контроля и способностей испытуемых. Впоследствии 6 игр продолжительностью около 4 минут обеспечат различные уровни роботизированной поддержки, чтобы направлять или поощрять субъектов выполнять предписанные движения лодыжки. Характер и объем роботизированной поддержки будут варьироваться в течение сеанса, чтобы способствовать краткосрочному обучению моторике и контролю над паретичной лодыжкой. По завершении серии тренировок, основанных на производительности, сеанс завершается повторением двухминутной игры без посторонней помощи. Во время этих тренировок не будут собираться никакие электрофизиологические данные, только данные управления двигателем, полученные самим Anklebot.