脑卒中患者基于机器人混合辅助的到达训练（RETRAINER-S2） (RETRAINER-S2)

这是根据 CONSORT 声明建议设计的多中心随机对照试验。 这两个中心将总共招募 68 名患者。 考虑到 12.5 的标准偏差、5% 的 I 类错误和80%。 此处报告了有关用于手臂康复的 RETRAINER 平台的更多技术细节。 实验装置包括：被动前臂手矫形器；由“Hasomed GmbH”开发的电流控制刺激器，具有一个多路复用到 48 个活性位点的刺激通道；用于经皮神经肌肉电刺激 (NMES) 的 4×4 电极阵列，由转化神经工程实验室 - École Polytechnique Fédérale De Lausanne (TNE-EPFL) 开发；互动物件是日常生活中的物件，带有无线射频识别(RFID)标签，用以识别目标位置，以驱动康复训练的执行。 合适的阅读器嵌入外骨骼中，腕关节上有天线。 控制系统在运行在 BeagleBoneBlackTM 上的嵌入式控制系统 (ECS) 和基于 Windows 的表格（运行 Windows 8 的 Microsoft Surface 3）之间共享，后者提供图形用户界面 (GUI)治疗师和病人。 Orthosis 的特点是采用热塑性杆，形状符合手背-前臂方面，旨在稳定手腕；旨在选择性手指约束和抓握运动便利的热弹性扣环；手、手腕和手指的运动由三个惯性传感器（“Invensense MPU-9250”）监控。 为了允许在第 5 个和第 95 个百分位数的患者上使用，热塑性杆主体有 5 种尺寸可供选择，弹性扣有 11 种尺寸可供选择。 刺激是通过具有一个或多个活动虚拟电极的刺激图提供的，由治疗师根据受试者的具体需要选择。 根据任务的不同，对伸肌和屈肌进行刺激以匹配所需的运动手配置。 如果通过刺激或残留的意志控制达到了所需的伸展（或弯曲），则相应地降低刺激强度。

刺激频率设置为 25 赫兹，脉冲宽度固定为 300 微秒，而刺激强度在训练开始时对每块肌肉单独设置为受试者可以耐受的值，并且能够引发功能性运动。

定制电极阵列放置在前臂肌肉腹部。 在每个会话开始之前，需要一个快速和自动的校准程序。 此过程旨在为每个使用中的虚拟电极设置电流幅度值。

该系统的控制界面在.Net 4.6 中实现，提供了一个包含多个软件工具的 GUI，用于组织康复练习和监控康复进度。 控制界面的核心是一个状态机，它驱动参数化和练习的执行。 每个练习都分为单个任务：状态机在整个任务中驱动练习执行，而每个单个任务的执行由 ECS 控制。 ECS 控制所有需要实时约束的模块，例如刺激器、FES 控制器和矫形器传感器。 为了保持控制界面和 ECS 同步，实施了使用定制通信协议的严格主从概念，这意味着 ECS 不能独立行动，而只能对高层控制发送的命令做出反应。 状态机状态和练习任务之间的转换由角度传感器数据、RFID 数据或计时器（取决于任务）触发。 转换必须满足某些条件，即所谓的守卫。 这些守卫是为每项任务预定义的，并且必须按照 D 部分中的描述进行参数化。GUI 通过提供视觉说明和反馈来指导用户完成培训。 典型培训课程的工作流程包括四个主要阶段：系统的设置、穿戴和参数化，以及按照预定义的练习顺序进行的培训。 控制界面通过 GUI 在所有阶段为治疗师和患者提供支持。 设置从治疗师创建新用户或选择现有用户、校准惯性传感器并选择练习开始。 之后，穿戴阶段从放置用于刺激的电极阵列开始。 检查虚拟电极的位置和强度后，治疗师应为患者戴上合适尺寸的矫形器，并将惯性传感器放在矫形器和手指扣上。 接下来的步骤是通过前面描述的自动程序校准 FES 控制器。 在接下来的训练日中，设置和穿戴过程得到了部分简化，因为治疗师可以加载前一天的设置并最终进行调整，并使用最适合受试者的预先确定的矫形器。 参数化步骤旨在设置状态机的守卫。 在此过程中，GUI 会通过刺激来指导患者和治疗师完成所选练习的每项任务。 确定每个任务的患者特定参数，例如目标位置、执行每个任务所需的时间以及放松阶段的时间。 在参数化阶段结束时，所有参数都被存储起来，训练课程就可以开始了。 训练包括在日常生活活动中进行一系列涉及手部的练习。 典型的练习是抓住一个物体，弯曲和伸展手指，弯曲和伸展手腕，在平面或空间中前伸，在平面或空间中移动物体，有或没有手中的物体。 练习的执行由控制界面控制，该界面通过 GUI 通过视觉和音频消息引导患者完成单个任务。