Технология интерфейса мозг-компьютер (BCI) для реабилитации после инсульта (ARTS-BCI)

Подходы к физиотерапии де-факто являются реабилитацией после инсульта, при которой терапевты помогают пациентам, перенесшим инсульт, восстановить их двигательные способности. Современные реабилитационные технологии включают робототехнику, функциональную электростимуляцию, транскраниальную магнитную стимуляцию и виртуальную реальность. Роботизированная реабилитация облегчает трудоемкие аспекты физической реабилитации людьми-терапевтами и потенциально может повысить эффективность реабилитации после инсульта. Тем не менее, он в основном основан на повторении движений с визуальной обратной связью, что помогает пациентам, перенесшим инсульт, улучшить двигательные способности в их ослабленных руках и ногах, пострадавших от инсульта. Тем не менее, робот по-прежнему может перемещать слабую часть пациента, даже если пациент не внимателен к обучению, и, таким образом, роботизированное обучение становится пассивной деятельностью. Напротив, роботизированное обучение на основе BCI работает, обеспечивая активное участие пациентов с гемипарезом в выполнении произвольных движений. Кроме того, пациенты с гемиплегией или с заблокированным инсультом, у которых отсутствует какая-либо двигательная сила пораженных конечностей, затем могут задействовать и выполнять произвольные движения этими пораженными конечностями.

Роботизированная реабилитация на основе BCI заполняет этот пробел, обнаруживая двигательные намерения пациентов с гемиплегией по сигналам электроэнцефалограммы (ЭЭГ) для управления роботизированной реабилитацией. Этот исследовательский проект роботизированной реабилитации после инсульта на основе BCI был проведен совместно больницей Тан Ток Сенг (TTSH), Национальным институтом неврологии (NNI) и Институтом исследований в области информационных технологий (I2R). Предварительные клинические испытания, проведенные в TTSH, показали, что пациенты, перенесшие инсульт, могут использовать BCI так же эффективно, как и здоровые люди.

В частности, этот исследовательский проект будет направлен на устранение следующих пробелов в области реабилитации после инсульта:

1. Одномодальный BCI. Текущая система использует одномодальный неинвазивный BCI на основе ЭЭГ, который определяет двигательное намерение, используя не менее 2,5 секунд данных ЭЭГ. Следовательно, предлагается исследование усовершенствованного мультимодального BCI, такого как синергия спектроскопии ближнего инфракрасного диапазона с ЭЭГ, для создания более отзывчивой и эффективной роботизированной системы реабилитации на основе BCI.
2. Стандартная терапия. Текущая система использует стандартную терапию для всех пациентов с инсультом. Однако физиотерапевты и эрготерапевты обычно применяют более индивидуализированную терапию для каждого пациента с инсультом. Следовательно, предлагается исследование индивидуальной терапии для каждого пациента с инсультом в соответствии с его или ее скоростью обучения и неврологическим повреждением.
3. Только физиологическая реабилитация - Действующая система осуществляет только физиологическую реабилитацию двигательных функций больных, перенесших инсульт. В настоящее время некоторые утвержденные шкалы постинсультной депрессии, такие как инвентаризация депрессии Бека, CES-D, шкала Зунга, характеристика состояния, HADS и т. д., трудно применять у пациентов с инсультом, которые не могут участвовать в оценке из-за нарушения речи или когнитивных способностей. Следовательно, усовершенствованная система реабилитации на основе BCI, которая также определяет психическое состояние пациента, перенесшего инсульт, предлагается для охвата как физиологической, так и психологической реабилитации.
4. Реабилитация верхних конечностей. Текущая система, в которой используется клинически проверенная роботизированная система реабилитации MIT Manus, выполняет реабилитацию верхних конечностей только для пациентов, перенесших инсульт, в схемах с грубым охватом. Человеческие навыки рук, напротив, состоят из более сложных моделей манипулятивных движений, в которые можно вмешаться с помощью роботизированной реабилитации на основе BCI. Таким образом, предлагается усовершенствованная система реабилитации на основе BCI, которая охватывает функцию кисти, чтобы охватить реабилитацию всей верхней конечности.