Социально-ассистивный робот в нейрореабилитации верхних конечностей

Продольное интервенционное исследование рандомизированного контрольного испытания (РКИ). RCT будет соответствовать сводным стандартам отчетности об испытаниях (CONSORT). В этом исследовании будет 2 группы вмешательства и одна контрольная группа:

1. Группа вмешательства социально-вспомогательной робототехники (SAR).
2. Группа компьютерного вмешательства.
3. Контрольная группа: стандартная терапия. Участники В общей сложности 30 женщин и мужчин, перенесших подострый инсульт в течение одного года после первого инсульта, в возрасте 45-85 лет, будут случайным образом разделены на 3 группы вмешательства. Участники будут набраны из реабилитационного центра имени Олега Негева, из амбулаторного дневного стационара доктором Ореном Барзелем, доктором медицинских наук, специалистом по реабилитационной медицине.

Процедура Все пациенты, которые будут включены в исследование, будут случайным образом распределены в каждую из трех групп вмешательства. Измерения и терапевтические сеансы будут проводиться в реабилитационном центре имени Олега Негева, в отделении дневного ухода, физиотерапевтом и аспирантом Университета Бен-Гуриона (GCP).

Оценки для всех пациентов будут проводиться в три момента времени: T1: включение в исследование до рандомизации. T2: после 15 интервенционных сеансов (через 5 недель). T3: через месяц после окончания вмешательства. Оценки MMSE и FM-UE будут записаны как инструменты скрининга. FM-UE — это инструмент скрининга и первичная оценка результата. В каждый момент времени (T1, T2 и T3) измерения, описанные ниже, будут выполняться в два отдельных дня, чтобы избежать эффекта усталости. Всего участники приедут на 21 сеанс: 2 сеанса оценки, 15 сеансов лечения, 2 сеанса оценки в конце вмешательства, 2 сеанса оценки через месяц после вмешательства.

Программа вмешательства Программа вмешательства состоит из 15 терапевтических сеансов, 3 раза в неделю, по часу каждый раз в течение 5 недель (всего 15 часов вмешательства). Предлагаемое нами вмешательство представляет собой градуированные функциональные RTG-игры с использованием реальных объектов (таких как чашка или банка) разных размеров, форм, веса, текстур и различных сред (т. разная высота или расположение на столе). Игра RTG, выбранная для участника, будет основываться на движении верхних конечностей и функциональных способностях участника, которые были измерены терапевтом при включении в исследование. Прогрессия будет начинаться с нижнего стола и переходить к более высокому столу, начиная с объектов с низким весом (например, пустая банка) и переходя к более высоким весам (т. е. банку, полную муки). Наша программа основана на двух критических параметрах реабилитации верхних конечностей: 1. количество практики – людям, перенесшим инсульт, рекомендуется выполнять столько повторений за сеанс, сколько они могут выдержать. 2. Выполнение сложных задач, а не простых повторяющихся задач, вероятно, вызовет двигательное обучение и связанную с ним нейронную реорганизацию. Поскольку недавно была описана корреляция между когнитивными функциями и улучшением моторики рук, разработанные нами игры включают в себя движения верхних конечностей, а также когнитивные аспекты (например, рабочую память). На каждой встрече участник будет иметь часовую сессию игр RTG, основанную на его/ее способностях, которые были измерены при регистрации в исследовании и на основе его/ее усталости и т. д. Пациент сможет отдыхать до 5 минут между попытками, чтобы избежать усталости. Кроме того, при желании пациент сможет в любой момент прекратить сеанс. Несмотря на то, что нашей целью является оценка мотивации и работоспособности пациента вне индивидуального сеанса физиотерапии с терапевтом, мы предполагаем, что во время самостоятельных занятий в клинике и дома с пациентом кто-то находится. Поэтому во время терапевтического сеанса интервенционного исследования в комнате будет присутствовать физиотерапевт или студент (чтобы помочь с проблемами, которые могут возникнуть). Все занятия будут сниматься и записываться по согласованию с участником.

Группа 1: функциональные РТГ-игры верхних конечностей с роботом-гуманоидом («группа РОБОТ»). Робот, который будет использоваться в этом исследовании, — это робот Pepper (робототехника Aldebaran Soft Bank) — готовый робот-гуманоид с человеческим лицом и высотой 120 см (см. рисунок 1). У Пеппер на груди планшет с сенсорным экраном. Участник сядет перед роботом и будет играть с роботом в RTG-игры, используя настоящие предметы, такие как чашка или банка, открывать ящик, заказывать банки на полке и т. д. Робот будет давать участнику обратную связь о его работе: скорости и точности движения. Между роботом и участником нет физического контакта. Нет модуляции готовых функций робота для исследования, кроме записи предложений речи робота на иврите, чтобы пациенты могли понимать его речь. Пеппер — это стандартный робот-гуманоид с человеческим лицом. Он может взаимодействовать с пациентом с помощью жестов голоса (разговаривать с пациентом, побуждать его продолжать тренировку), жестов движения (например, хлопать в ладоши, поднимать руки и т. д.) и изменять цвет глаз.

Группа 2: Функциональные РТГ-игры верхних конечностей с компьютером («Компьютерная группа»). Игры такие же, как описано для группы «РОБОТ». В этой группе фотографии кубков и отзывы о выступлении будут отображаться на стандартном экране компьютера (17''). Физического контакта между компьютером и участником нет.

Группа 3: последующее наблюдение без каких-либо вмешательств, кроме обычной программы реабилитации в учреждении.

Пример игры: игра в кубок. В каждом испытании на нагрудном планшете робота будет отображаться ряд цветных чашек. Участник должен организовать на столе соответствующий набор реальных физических чашек в соответствии с изображением, показанным на экране. Есть три уровня сложности игры: на уровне 1 участников просят расставить четыре чашки в правильном порядке, на уровне 2 - пять чашек, а на уровне 3 - шесть чашек. Инструкции и обратная связь будут предоставлены либо роботом, либо отображены на экране компьютера, либо написаны на бумаге. Картинка с целевым порядком стаканчиков исчезнет с экрана через 1-2 мин. В группах компьютеров и роботов, когда они выполнят задание, участники должны будут нажать кнопку. В группах роботов и компьютеров после каждого испытания робот\компьютер будет либо давать отзыв о работе (например, «в следующий раз постарайтесь сделать это быстрее»), либо отзыв о результатах (например, «у вас получилось!», «ты был не прав, но попробуй еще раз!»). Обратная связь, предоставляемая роботом, является как устной, так и с помощью жестов головы и рук (например, хлопать в ладоши). Обратная связь компьютера будет отображаться на экране. В группе самообучения обратная связь не предоставляется. После двух испытаний на базовом уровне (четыре кубка) и четырех испытаний на втором уровне (пять кубков) участник мог либо продолжить игру на том же уровне, либо перейти на более сложный уровень игры (больше кубков).

A. Описание и развитие игр

1. Игра «Кубок»: «Упорядочивание ряда стаканчиков согласно рисунку». Прогрессия 1: количество чашек: начните с 3 чашек, продолжайте до 6 чашек. Прогрессия 2: Высота стола: начните с малого, продолжайте подниматься вверх, продолжайте до разной высоты, разного веса чашек.

2. Дартс: заказ стаканчиков на мишень по картинке. Прогрессия 1: количество чашек: начните с 3 чашек и продолжайте до 7 чашек.

   Прогрессия 2: начните близко к телу (на расстоянии вытянутой руки) и продолжайте длиннее, чем длина руки. Шаг 3: высота стола. Прогресс 4: вес чашек.

3. Заказ Банки на полках разной высоты: по рисунку. Шаг 1: начните с 3 банок, добавьте банки. Прогрессия 2: начните с низкой высоты, продолжайте подниматься вверх и на разные высоты. Прогресс 3: банки разного веса.
4. Откройте ящик и расположите предметы по картинке (игра на память). Шаг 1: количество ящиков — начните с 2 и добавьте ящики. Шаг 2: ящики разной высоты. Шаг 3: начните с разных видов ручек (прямая ручка, круглая ручка) и продолжайте до открытия ключом.
5. Взятие предметов (т. ключи) из банки и складывание в банку в соответствии с его цветом (игра Струп).