Cortical and Biomechanical Dynamics of Ankel Robotics Training in Stroke (AbotMot)

Efter att informerat samtycke har erhållits kommer denna pilotstudie att kräva minst elva besök för alla ämnen. Det första besöket kommer att innebära screening och behörighetstest som varar cirka 3 timmar och kommer att ske vid VAMC (Veteran's Administration Medical Center) i Geriatric Assessment Clinic (GAC). Det andra och tredje besöket kommer att pågå i cirka 3 timmar på VAMC Human Motor Performance Laboratory och kommer att involvera insamling av icke-invasiv EEG, yt-EMG och EKG samt övning av fotledsrörelser genom att använda fotledsroboten för att spela videospel. Dessutom kommer mått på gång- och balansfunktion att bedömas före och efter Anklebot-träningen. Under de kommande 3 veckorna kommer försökspersonerna att delta i ett hemma, övervakat (logg) promenadprogram. De kommande sju besöken (träningsprogrammet) innebär ytterligare träning av fotledsrörelser genom att använda fotledsroboten för att spela videospel, insamling av motorisk kontrolldata men inte insamling av elektrofysiologisk data. Besök elva (slutlig) är detsamma som besök 2 & 3.

Besök 1: Screeningutvärderingar inkluderar granskning av journaler, medicinska och neurologiska undersökningar för att fastställa behörighet. Kliniska utvärderingar kommer också att inkludera Mini Mental State Exam (MMSE) och Center for Epidemiologic Study (CES-D). Klinisk misstanke eller bevis på dessa screeninginstrument för demens, depression eller andra kognitiva brister som kan störa studien kommer att förhindra ytterligare studieutvärdering och omedelbar remiss till psykiatrin eller annan lämplig vårdpersonal för vidare utvärdering. Automated Neuropsychological Assessment Metrics (ANAM) administreras också som ett omfattande neuropsykologiskt verktyg för att mäta flera aspekter av neuropsykologiska processer som hänför sig till kognitiv funktion och motorisk inlärning. Dessutom kommer deltagarna att uppmanas att gå 10 meter 3 gånger över en gångmatta i sin föredragna hastighet i en säkerhetssele och åtföljda (ej assisterad) av en erfaren forskningsassistent. Detta kommer att hjälpa till att bestämma deras underskottsallvarlighet för gruppering under dataanalys. Slutligen genomförs en vanlig neurologisk undersökning av medicinskt legitimerad personal.

Besök 2 & 3 & 11: Efter studieregistrering och medicinsk screening kommer försökspersonerna att testas med Anklebot medan EEG, EMG och hjärtfrekvens (EKG) registreras.

Först kommer försökspersonerna att förses med en stretch-lycra-keps som rymmer 64 infällda EEG-sensorer gjorda av tenn. Deltagarens hud kommer att slipas lätt eller gnuggas med änden av en Q-spets vid varje sensorställe för att avlägsna olja och död epidermal vävnad för att etablera god konduktans av EEG-signalen. Huden kommer inte att brytas. Med hjälp av en trubbig applikator ansluten till en spruta kommer en FDA-godkänd giftfri ledande gel sedan att appliceras genom en öppning i var och en av de 64 inspelningssensorerna för att etablera kontinuerlig kontakt med gelen mellan huden på inspelningsställena och motsvarande sensorer . Registreringssensorer kommer också att placeras på huden ovanför och under det vänstra ögat för att övervaka ögonrörelser samt på båda öronsnibbarna för att fungera som referensplatser som inte hör till hjärnan. En jordelektrodplats kommer att appliceras i frontalområdet. Ögonkanalen och referensställena kommer att slipas lätt med en dyna, gnidas med alkohol och förberedas med den ledande gelen för att möjliggöra kontinuerlig anslutning mellan hårbotten och sensorytan. Yt-EMG-elektroder kommer också att appliceras på tibialis anterior, gastrocnemius och, om det behövs, peronealmusklerna i det paretiska benet. Avledningar för EKG-registrering kommer att appliceras bilateralt till platser omedelbart underordnade nyckelbenen.

När installationen är klar kommer försökspersonerna att uppmanas att gå 10 m över en instrumenterad gångmatta för att registrera gångparametrar under 3 föredragna och 3 snabbaste gångförsök. Försökspersonerna kommer att uppmanas att upprepa dessa gånguppgifter samtidigt som de utför en samtidig kognitiv uppgift som består av att lösa och verbalt rapportera svar på enkla aritmetiska problem. De kommer att bära ett gångbälte och bevakas noga av forskarpersonal när de går och får sittande vilar efter behov för att förhindra trötthet. Ett andra test kommer att mäta balanskontroll genom att registrera 30 sekunders försök med postural svajning under tyst stående på en kraftplatta. Tre balansförhållanden inkluderar öppna ögon, slutna ögon och öppna ögon samtidigt som man utför en samtidig kognitiv uppgift som består av att lösa och verbalt rapportera svar på enkla aritmetiska problem. Sittstöd kommer att tillhandahållas vid behov.

Efter baslinjens funktionstestning kommer deltagarna att sitta i en stol och fotledsroboten kommer att fästas på sitt paretiska ben med hjälp av en ortopedisk knästöd och en ortopedisk sko. Dynor och dämpning kommer att appliceras efter behov för korrekt passning, och knästödet kommer att monteras på stolen för stabilitet. Benet kommer att vila på ett vadderat stöd med knäet i 45 grader och foten fri att röra sig.

När installationen är klar kommer försökspersonerna att bli ombedda att "spela" en serie videospel genom att plantar- eller dorsi-flexa den paretiska fotleden för att flytta en motsvarande markör på en datorskärm för att träffa långsamt rörliga mål. Det första spelet är cirka två minuter lång och spelas utan robothjälp för att bedöma försökspersoners baslinjemotoriska kontroll och förmåga. Därefter kommer 6 spel på cirka 4 minuter att ge olika nivåer av robotstöd för att vägleda eller uppmuntra försökspersonerna att slutföra de föreskrivna fotledsrörelserna. Arten och mängden av robotstöd kommer att varieras under sessionen för att främja kortsiktig motorisk inlärning och kontroll av den paretiska fotleden. När den prestationsbaserade träningsserien har slutförts fullbordar en upprepning av det två minuter långa spelet utan assistans sessionen.' Slutligen kommer försökspersonerna att uppmanas att upprepa postural svajning och gångtest som tidigare.

Besök 4-10: deltagarna kommer att sitta i en stol och fotledsroboten fästs på sitt paretiska ben med hjälp av en ortopedisk knästöd och en ortopedisk sko. Dynor och dämpning kommer att appliceras efter behov för korrekt passning, och knästödet kommer att monteras på stolen för stabilitet. Benet kommer att vila på ett vadderat stöd med knäet i 45 grader och foten fri att röra sig.

När installationen är klar kommer försökspersonerna att bli ombedda att "spela" en serie videospel genom att plantar- eller dorsi-flexa den paretiska fotleden för att flytta en motsvarande markör på en datorskärm för att träffa långsamt rörliga mål. Det första spelet är cirka två minuter lång och spelas utan robothjälp för att bedöma försökspersoners baslinjemotoriska kontroll och förmåga. Därefter kommer 6 spel på cirka 4 minuter att ge olika nivåer av robotstöd för att vägleda eller uppmuntra försökspersonerna att slutföra de föreskrivna fotledsrörelserna. Arten och mängden av robotstöd kommer att varieras under sessionen för att främja kortsiktig motorisk inlärning och kontroll av den paretiska fotleden. När den prestationsbaserade träningsserien har slutförts avslutar en upprepning av det två minuter långa spelet utan assistans sessionen. Under dessa träningspass kommer inga elektrofysiologiska data att inhämtas, endast motorisk kontrolldata som förvärvats av Anklebot själv.