Улучшение функции захвата у людей с сенсомоторными нарушениями путем сочетания электростимуляции с роботизированным ортезом руки (SENSIBLE-EXO)

Двигательные и сенсорные нарушения рук, возникающие в результате неврологических расстройств или травм, затрагивают более 50 миллионов человек во всем мире. Такие состояния, как инсульт, травма спинного мозга (SCI) и черепно-мозговая травма (TBI), могут вызывать долгосрочные нарушения рук, сильно влияя на повседневную деятельность и социальную интеграцию. Поскольку традиционная физиотерапия имеет ограниченную эффективность в реабилитации, вспомогательные устройства, помогающие выполнять повседневную деятельность, стали необходимым решением. Мягкие экзоскелеты предлагают преимущества, поскольку они более удобны и адаптируются для пользователя, но они часто с трудом создают достаточную силу. С другой стороны, одежда для электростимуляции, такая как электронные рукава, многообещающа, стимулируя нервы и мышцы предплечья. Однако достижение точного и стабильного контроля движений остается сложной задачей из-за трудностей с размещением электродов для целенаправленной стимуляции. Кроме того, ни одно из доступных в настоящее время устройств не способно искусственно восстановить утраченную чувствительность рук пользователей, что ограничивает их возможности манипулирования хрупкими предметами.

Признавая эти ограничения, наше исследование предлагает решение, которое сочетает в себе стандартный мягкий экзоскелет руки с: (i) электрической стимуляцией мышц-сгибателей и разгибателей пальцев для создания искусственных мышечных сокращений, синхронизированных с движением экзоскелета, компенсируя отсутствие силы захвата, и (ii) электрическая стимуляция нервов для искусственного восстановления утраченного ощущения осязания, что позволяет пользователям получать обратную связь о силе, которую они применяют при взаимодействии с окружающей средой. Исследователи называют эту предложенную комбинацию Sensible-Exo.

Для достижения этой цели наш проект направлен на оценку функциональных улучшений во вспомогательных и реабилитационных сценариях с использованием SensoExo по сравнению с использованием только экзоскелета или вообще без поддержки. Экзоскелет будет соединен с электростимулирующим рукавом, способным обеспечить неинвазивную электрическую стимуляцию в форме функциональной электрической стимуляции (FES) и чрескожной электрической стимуляции нервов (TENS). Перчатка со встроенными датчиками силы и изгиба будет использоваться для модуляции электрической стимуляции. Кроме того, помимо изучения улучшения функциональных задач, исследователи будут изучать улучшения в восприятии тела, репрезентации и мультисенсорной интеграции. Действительно, исследователи также стремятся определить, как пациенты воспринимают свое тело, с помощью разработанных специальных оценок виртуальной реальности. Перед каждой оценкой пациент будет выполнять заранее определенное движение в виртуальной реальности, чтобы ознакомиться с ней и увеличить воплощение.

Во время исследования участники будут выполнять ряд задач, основанных на их остаточных способностях, включая двигательные задачи (например, схватить и отпустить, тест функции рук Института реабилитации Торонто, тест на регулирование силы захвата, тест с виртуальным яйцом), когнитивные задачи (двойные задачи). , а также оценки репрезентации и восприятия тела. Некоторые из этих задач будут выполняться в среде виртуальной реальности как с активной стимуляцией, так и без нее.