Bimanual Exoskeleton Robotik El Kullanarak Yeni Görev Odaklı Rehabilitasyon Programı Geliştirilmesi

Bu robot destekli, görev odaklı eğitim protokolü nörolojik açıkların neden olduğu el disfonksiyonu olan hastalar için geliştirilmiştir. Protokolümüz, el fonksiyon rehabilitasyonu için robotik bir el ile görev odaklı eğitim programını entegre eden ilk, protokolün fizibilitesini ve kabul edilebilirliğini araştıran ilk protokoldür. Eğitim protokolü kullanılarak manipüle edilebilen özel nesneler tasarladık.

Daha sonra robotik el sistemimiz iki manuel hareket eğitimine uygulanabilir. Prosedürü gösteren Yi-Mei Chen ve Szu-Shen Lai, benim bölümümden iş terapistleri olacak. Analize başlamadan önce, sensörü nesnenin etkilenmemiş eline yerleştirin ve bileği sabitlemek için kanca ve döngü bandını kullanın.

Etkilenen eli sarmak için temiz bir ped kullanın ve kanca ve döngü bandını güvenli bir şekilde sabitleyin. Başparmak açma açısının ayarını sağlamak için dış iskelet elin başparmak mekanizmasını gevşetin ve etkilenen eli dış iskelet eline yerleştirin. Kancayı bağlayın ve sabitleme halkası aracılığıyla avuç içine doğru bağlayın.

Bundan sonra, işaret parmağı ile başlayan ve başparmak ile biten, parmakları birer birer bağlayın. Bağlantı halkası aracılığıyla bilekteki kanca ve döngü bandına sabitleyin ve başparmağı rahat bir açıya ayarlayın. Sonra, başparmak mekanizması sıkın.

Kontrol kutusunu kurmak için dış iskelet el için kabloyu takın ve sensör eldiveni için kabloyu takın. Her iki kablo kümesini de kontrol kutusundaki sokete takın ve güç kablosunu kontrol kutusuna takın. Ardından, güç kablosunu doğru voltajla bir prizye bağlayın.

Sistem ve konu hazır olduğunda, kontrol kutusuna geçin ve dış iskelet elinin öznenin parmaklarını pasif olarak hareket ettirebilmesi için modu Beş Parmak olarak ayarlayın. Deneğe, dış iskelet elinin yönlendiren kavrama ve serbest bırakma görevini 2,5 dakika boyunca gerçekleştirmesini isteyin. Modu Tek Parmak olarak değiştirin.

Daha sonra, özne 2,5 dakika boyunca tek tek parmakları uzatır ve geri çekerken dış iskelet elin deneğin parmaklarını tek tek ve pasif olarak hareket ettirin. Robot destekli çift el hareketi oturumu için, dış iskelet el hareketlerini kontrol etmek için sensör eldivenini takan etkilenmemiş elin hareketini sağlamak için modu Mirror'a çevirin. Deneğin robotik el sistemini kullanarak nesneleri manipüle etme yeteneğini bir deneyyapmak için, dış iskelet elini öznenin etkilenmemiş eline ve sensör eldivenini etkilenmemiş ele sadece gösterildiği gibi sığdırın ve etkilenen kolu desteklemek için deneğin dirseğinin ve dış iskelet elinin altına bir askı yerleştirin.

Daha sonra, sadece gösterildiği gibi bir ısınma oturumu gerçekleştirin. Isınma sonra, beş dakika boyunca tasarlanmış nesneleri işlemek için nasıl göstermek için robotik el sistemi kullanın, peg almak için palmar prehension kullanarak da dahil olmak üzere, dikdörtgen küp almak için yanal bir prehension, küp almak için üç noktalı bir chuck, topu almak için küresel bir kavrama, ve silindirik bir kavrayış silindirik bar almak için. Gösteriden sonra, deneğin ellerinin önüne iki üs yerleştirin ve nesneleri manipülasyonlarına yardımcı olmak için bir üssün tepesine yerleştirin.

Nesne, her bir nesneyi üç gün üst üste günde 20 kez kavramak için robotik el sistemini kullanarak, taban alanından başlayarak, her nesneyi orta hatta doğru hareket ettirerek ve serbest bırakarak her bir denemenin başarı oranını izlemesini ve kaydetmesini sağlayın. Bu temsili analizde üç sağlıklı denek ve üç inme sonrası denek değerlendirildi. Sağlıklı grubun yaş ortalaması 28, hasta grubunun yaş ortalaması ise 49 idi.

Mini-Mental Devlet Muayenesi, Fugl-Meyer Değerlendirmesi, Modifiye Ashworth Ölçeği parmak ve Brunnstrom evre puanları da her hasta için elde edildi. Sağlıklı gruptaki denekler, robotik el sistemi olan ve olmayan tüm nesneleri, her görev için ortalama %100 başarı oranıyla mükemmel bir şekilde manipüle ettiler. Ancak tüm hastalar, robotik el sistemi olmadan nesneleri manipüle etmede güçlükler sergileyerek tüm nesneler için %0 başarı oranı gösterdiler.

Buna karşılık, robotik el sistemi kullanıldığında tüm hasta başarı oranları önemli ölçüde artmış, sağlıklı deneklerde gözlenenlere benzer oranlar yaklaşarak inme hastalarında robotik el sisteminin kullanılmasının fizibilitesini desteklemiştir. Nesneler üzerindeki kavrama desenlerinin doğru olduğundan emin olmak için, iki el ile hareket eğitimi sırasında deneklere çift ellerinin hareket kontrolüne odaklanmalarını hatırlatın. Bu prosedürü takiben, eğitim protokolünün terapötik etkilerini belirlemek için randomize kontrollü bir çalışma gereklidir.

Bu tekniği kullanarak, araştırmacılar ciddi el disfonksiyonu için hassas parmak hareketi ile rehabilitasyon protokolleri programlayabilir ve beyin nöroplastisite ve fonksiyonel sonuçlar üzerindeki etkilerini inceleyebilirsiniz.