Hjärnvågskontroll av en bärbar robotarm för rehabilitering och neurofysiologiska studier vid cervikal ryggradsskada (CSI:Brainwave)

CSI:Brainwave-projektets fullständiga titel är <Brainwave control of a wearable robotic arm for rehabilitation and neurophysiological study in Cervical Spine Injury> . Det är ett multidisciplinärt neurofysiologiskt projekt, utvecklat av Lab of Medical Physics och stöds av två neurokirurgiska avdelningar.

CSI:Brainwave-projektet involverar:

1. En klinisk studie för rehabilitering av patienter med cervical ryggmärgsskada (CSCI), med hjälp av en hjärn-datorgränssnitt (BCI) kontrollerad robotarmsenhet.
2. En sekundär off-line neurofysiologisk analys av kortikal aktivering, anslutning och plasticitet hos patienter med CSCI som genomgår motorisk bildbehandling (MI).

Milstolpar i studien:

1. Utredarna siktar på att utveckla, testa och optimera en monterbar robotarm som styrs med trådlös BCI.
2. Utredarna syftar till att utveckla och validera neurorehabiliteringsprotokoll i egen takt för patienter med CSCI.
3. Utredarna syftar till att identifiera och studera den neurofysiologiska funktionaliteten och förändringen av kortikal aktivitet vid akut och kronisk CSCI.

CSI: Brainwave-projektet syftar till att tillåta patienter som lider av tetraplegi på grund av CSCI att utföra hjärnvågsmodulering, utöva Kinesthetic Motor Imagery (KMI) och Visual Motor Imagery (VMI), samt erbjuda neurofeedback i form av kontroll av en 6-graders -of-freedom, antropomorfisk bimanuell robotarmsanordning. Projektet syftar till att demonstrera mervärdet av neurofeedback för rehabilitering och/eller motorisk restaurering av CSCI-patienter och möjliggöra utarbetade registreringar av motorrelaterad hjärnaktivitet under motoriska uppgifter i de övre och nedre extremiteterna.

Robotarmarna är designade för att monteras på en ram som fungerar som ett dockningsutrymme för deltagarnas fåtölj/rullstol och kommer att styras direkt av deltagarna med hjälp av en BCI-modul. Utredarna siktar på att ytterligare modifiera robotenheten för att göra den monterbar på deltagarnas faktiska armar.

Den största delen av det första projektåret ägnades åt utvecklingen av robotik och studiens Brain-Computer Interface-modul. MERCURY v2.0 robotarmar är en icke-kommersiell antropomorfisk antropomorfisk bimanuell robotarmsenhet med 6 frihetsgrader som byggdes och utvecklades av forskargruppen vid Medical Physics Lab. Roboten konstruerades vidare för att tillgodose behoven i CSI:Brainwave-projektet. Utredarna strävar efter att använda Emotiv EPOC trådlösa EEG-headset och programvara för utveckling och kontroll av BCI-modulen i denna studie.