Förbättra greppfunktionen hos personer med sensorimotoriska funktionsnedsättningar genom att kombinera elektrisk stimulering med en robothandortos (SENSIBLE-EXO)

Handmotoriska och sensoriska funktionsnedsättningar till följd av neurologiska störningar eller skador påverkar mer än 50 miljoner individer över hela världen. Tillstånd som stroke, ryggmärgsskada (SCI) och traumatisk hjärnskada (TBI) kan orsaka långvariga handnedsättningar, vilket i hög grad påverkar dagliga aktiviteter och social integration. Eftersom traditionell sjukgymnastik har begränsad effektivitet vid rehabilitering, har hjälpmedel som hjälper till att utföra i dagliga aktiviteter framstått som en nödvändig lösning. Mjuka exoskelett erbjuder fördelar eftersom de är mer bekväma och anpassningsbara för användaren, men de kämpar ofta för att generera tillräcklig kraft. Å andra sidan visar elektriska stimuleringsplagg, som e-sleeves, lovande genom att stimulera nerver och muskler i underarmen. Att uppnå exakt och stabil rörelsekontroll är dock fortfarande utmanande på grund av svårigheter med elektrodplacering för riktad stimulering. Dessutom är ingen av de för närvarande tillgängliga enheterna kapabla att artificiellt återställa förlorad känsel i användarnas händer, vilket begränsar deras förmåga att manipulera med ömtåliga föremål.

Genom att erkänna dessa begränsningar föreslår vår studie en lösning som kombinerar ett mjukt exoskelett för hand med: (i) elektrisk stimulering av fingrarnas flexor- och sträckmuskler för att generera konstgjorda muskelsammandragningar synkroniserade med exoskelettrörelsen, vilket kompenserar för bristen på gripkraft, och (ii) elektrisk stimulering av nerverna för att artificiellt återställa den förlorade beröringskänslan, vilket gör det möjligt för användare att få feedback om kraften de utövar när de interagerar med omgivningen. Utredarna hänvisar till denna föreslagna kombination som Sensible-Exo.

För att uppnå detta mål syftar vårt projekt till att utvärdera funktionella förbättringar i assisterande och rehabiliterande scenarier med hjälp av SensoExo i jämförelse med att endast använda exoskelettet eller inte ha något stöd alls. Exoskelettet kommer att kopplas till en elektrisk stimulerande hylsa som kan leverera icke-invasiv elektrisk stimulering i form av Functional Electrical Stimulation (FES) och Transkutan elektrisk nervstimulering (TENS). En handske med inbäddade kraft- och böjningssensorer kommer att användas för att modulera den elektriska stimuleringen. Förutom att studera förbättringen av funktionella uppgifter, kommer utredarna att utforska förbättringar i kroppsuppfattning, representation och multisensorisk integration. Utredarna syftar faktiskt också till att identifiera hur patienter uppfattar sin kropp med hjälp av ad-hoc virtuell verklighetsbedömningar som har utvecklats. Före varje bedömning kommer patienten att utföra en viss fördefinierad rörelse i virtuell verklighet för att bekanta sig med den och öka förkroppsligandet.

Under studien kommer deltagarna att utföra en rad uppgifter baserat på deras kvarvarande förmågor, inklusive motoriska uppgifter (t.ex. greppa och släppa, Toronto Rehabilitation Institute Hand Function Test, greppkraftsregleringstest, virtuellt äggtest), kognitiva uppgifter (dubbla uppgifter) , och bedömningar av kroppsrepresentation och perception. En del av dessa uppgifter kommer att utföras i Virtual Reality-miljöer, både med och utan aktiv stimulans.