Использование нейротехнологий для помощи детям с физическими ограничениями вследствие церебрального паралича

Цель Гемипаретический церебральный паралич приводит к выраженной односторонней двигательной слабости, нарушающей функцию верхних конечностей и повседневную активность у детей. Эффективные, научно обоснованные методы лечения — особенно увлекательные, интенсивные вмешательства, такие как интерфейс «мозг-компьютер» в сочетании с функциональной электрической стимуляцией (ИМК-ФЭС) — остаются ограниченными и недостаточно изученными в педиатрической популяции. Данное исследование направлено на устранение этого пробела путем адаптации и валидации ориентированной на ребенка модели реабилитации ИМК-ФЭС при двигательных нарушениях верхних конечностей, обеспечивая эффективную и увлекательную терапию для детей с гемипаретическим церебральным параличом.

Задачи Цель 1: Определить эффективность ФЭС, активируемой ИМК, для детей с гемипаретическим церебральным параличом в улучшении функциональных исходов.

Цель 2: Разработать, валидировать и оптимизировать ориентированную на ребенка модель реабилитации ИМК-ФЭС, улучшающую двигательную функцию верхних конечностей и повседневную активность у детей с гемипаретическим церебральным параличом, обеспечивая масштабируемые, эффективные терапии на основе нейротехнологий, повышающие функциональную независимость и качество жизни в рамках педиатрической реабилитации.

Метод Система объединяет ЭЭГ, ФЭС и визуальную обратную связь в реальном времени для создания замкнутой системы тренировки. В течение каждого сеанса шапочка ЭЭГ регистрирует двигательную активность мозга, в то время как участник мысленно представляет конкретное движение (например, разгибание запястья). Когда система корректно идентифицирует двигательное воображение, она подает ФЭС на соответствующие мышцы и отображает связанное движение на экране через анимированного аватара.

Проект использует систему g.tec recoveriX (g.tec, Шидльберг, Австрия), коммерчески доступный комплекс ИМК, интегрирующий запись ЭЭГ и функциональную электрическую стимуляцию.

ИМК: Сигналы ЭЭГ записываются с помощью 16-канальной гелевой гарнитуры ЭЭГ. Записывающие электроды размещаются в соответствии с международной системой 10-10. Классификационный алгоритм генерирует точность классификации, определяемую как процент правильных предсказаний, выдаваемых ИМК при идентификации предполагаемых команд двигательного воображения.

ФЭС: Электрическая стимуляция мышц подается билатерально через два электростимулятора g.Estim (g.tec, Грац, Австрия), генерирующих прямоугольные бифазные импульсы постоянного тока.

Визуальная обратная связь: Монитор, расположенный прямо перед каждым участником, отображает два виртуальных аватара руки, обеспечивающих визуальную обратную связь в реальном времени, отражающую предполагаемое движение. Когда система успешно обнаруживает двигательное воображение, аватар выполняет соответствующее движение на экране.

Вмешательство Вмешательство состоит из двух компонентов: тренировочные сеансы и реабилитационные сеансы.

Тренировочные сеансы: Тренировка калибрует систему путем записи сигналов ЭЭГ во время двигательного воображения разгибания левого или правого запястья. Участников инструктируют визуализировать разгибание запястья для обеих рук. Каждый сеанс включает три попытки продолжительностью примерно 15 минут. Каждая попытка содержит 80 запусков длительностью 8 секунд.

Реабилитационные сеансы: Во время реабилитации классификатор, сгенерированный во время тренировки, управляет визуальной и электрической обратной связью. Участники выполняют до трех попыток за сеанс, используя звуковые сигналы для направления попыток двигательного воображения. Визуальная обратная связь и электрическая стимуляция предоставляются только тогда, когда двигательное воображение точно классифицировано и соответствует направлению сигнала.

Участники посещают от 15 до 20 сеансов recoveriX в течение трех последовательных недель. Каждый сеанс длится до 90 минут и включает рандомизированные попытки двигательного воображения с участием обеих конечностей. Сеансы корректируются в соответствии с переносимостью участника, с запланированными периодами отдыха и дополнительными перерывами по желанию для поддержания комфорта и вовлеченности.