تجربة باستخدام التحليل الطيفي الوظيفي القريب من الأشعة تحت الحمراء وحركات التأشير متعددة المفاصل بمساعدة الروبوت للطرف السفلي

Summary

تشير التقديرات إلى أن 1 من كل 6 أفراد في جميع أنحاء العالم سيصابون بسكتة دماغية في حياتهم ، مما يتسبب في إعاقة طويلة الأجل ، لا تزال آليات إعادة التأهيل غير مفهومة بشكل جيد. تقترح هذه الدراسة بروتوكولا لتقييم تنشيط الدماغ عن طريق التحليل الطيفي الوظيفي للأشعة تحت الحمراء القريبة (fNIRS) خلال جلسة العلاج الروبوتي للأطراف السفلية.

Abstract

تؤثر السكتة الدماغية على ما يقرب من 17 مليون شخص في جميع أنحاء العالم كل عام وهي سبب رئيسي للإعاقة طويلة الأجل. أظهر العلاج الروبوتي نتائج واعدة في مساعدة مرضى السكتة الدماغية على استعادة الوظائف الحركية المفقودة. أحد السبل المحتملة لزيادة فهم كيفية حدوث التعافي الحركي هو دراسة تنشيط الدماغ أثناء الحركات التي يستهدفها العلاج لدى الأفراد الأصحاء. برز التحليل الطيفي الوظيفي للأشعة تحت الحمراء القريبة (fNIRS) كتقنية تصوير عصبي واعدة لفحص الأسس العصبية للوظيفة الحركية. تهدف هذه الدراسة إلى التحقيق في الارتباطات العصبية fNIRS لحركات الأطراف السفلية المعقدة في الأشخاص الأصحاء. طلب من المشاركين أداء دورات من الراحة والحركة لمدة 6 دقائق باستخدام جهاز روبوتي لإعادة التأهيل الحركي. تطلبت المهمة حركات منسقة لمفصل الركبة والكاحل للإشارة إلى الأهداف المعروضة على شاشة الكمبيوتر. تم استكشاف حالتين تجريبيتين بمستويات مختلفة من المساعدة في الحركة التي يقدمها الروبوت. أظهرت النتائج أن بروتوكول fNIRS اكتشف بشكل فعال مناطق الدماغ المرتبطة بالتحكم الحركي أثناء المهمة. والجدير بالذكر أن جميع الأشخاص أظهروا نشاطا أكبر في المنطقة الحركية المقابلة أثناء حالة عدم المساعدة مقارنة بالحالة المساعدة. في الختام ، يبدو أن fNIRS هو نهج قيم للكشف عن التغيرات في تركيز أوكسي هيموغلوبين المرتبطة بحركات التأشير متعددة المفاصل للطرف السفلي. قد يساهم هذا البحث في فهم آليات التعافي الحركي للسكتة الدماغية وقد يمهد الطريق لتحسين علاجات إعادة التأهيل لمرضى السكتة الدماغية. ومع ذلك ، هناك حاجة إلى مزيد من البحث لتوضيح إمكانات fNIRS بشكل كامل في دراسة الوظيفة الحركية وتطبيقاتها في البيئات السريرية.

Introduction

تشير البيانات الوبائية إلى أن هناك ~ 17 مليون حالة جديدة من السكتة الدماغية في جميع أنحاء العالم كل عام ، مع زيادة في الإصابة في البلدان المنخفضة والمتوسطة الدخل¹. وتشير التقديرات إلى أن عدد الحالات الجديدة سيرتفع إلى 77 مليون بحلول عام 2030². غالبا ما يؤثر الضعف الحركي الناتج عن السكتة الدماغية على حركة المريض ومشاركته في أنشطة الحياة اليومية ، مما يساهم في انخفاض نوعية الحياة. تشمل إعادة التأهيل الحركي التقليدي العلاج اليدوي ، ولكن على مدى العقود القليلة الماضية ، تم تطوير أنظمة روبوتية لإعادة التأهيل. يمكن لهذه الأنظمة تقديم العلاج بكثافة عالية ، وجرعة ، وقابلية للقياس الكمي ، وموثوقية ، وتكرار ، ومرونة

Protocol

تمت الموافقة على هذه الدراسة من قبل مجلس مراجعة الأخلاقيات المحلي التابع ل UNICEP (Centro Universitario Paulista). قدم جميع المشاركين موافقة مستنيرة باتباع جميع المبادئ التوجيهية المؤسسية والمعايير الفيدرالية المتعلقة بالبحث العلمي الذي يشمل البشر. لم يتلقوا أي تعويض مالي ، كما هو مطلوب بموجب اللوائح الفيدرالية البرازيلية.

1. نظام fNIRS

1. قم بإعداد الغطاء باستخدام 16 بصريات: 8 مصادر ضوء (760 نانومتر و 850 نانومتر) و 8 كاشفات ضوئية (انظر الشكل 2 ؛ موقع المصادر: FC1 و FC2 و C3 و Cz و C4 و CP1 و CP2 و Pz ؛ موقع الكاشفات (FCz و C1 و C2 و CPz و P1 و P3). قم بتوصيل الكاشف الثامن بمحول المسافا....

النتائج

أكمل جميع الأشخاص الستة كلتا التجربتين. وفي حالة عدم تقديم المساعدة، أنجز كل موضوع ما متوسطه 76.67 تجربة (10.73 تجربة (لاحظ أن عدد التجارب يعتمد على عدد التجارب الناجحة لأن الهدف الجديد لا يظهر إلا إذا تم بلوغ الهدف السابق). في حالة المساعدة ، حيث تم مساعدة حركة الشخص بالكامل بواسطة الروبوت ، أكم.......

Discussion

في دراسة إثبات المفهوم هذه ، تم التحقيق في جدوى إجراء استنتاجات حول رسم خرائط تنشيط الدماغ باستخدام بيانات fNIRS من الأشخاص الأصحاء أثناء ممارسة أنواع مختلفة من الحركات باستخدام روبوت لإعادة تأهيل الأطراف السفلية. جلسات تسجيل fNIRS النموذجية للبالغين أطول من 6 دقائق^{و 54}. ومع ذلك ، ?.......

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
32 inch Smart TV	Samsung	N/A	TV connected to robot via HDMI cable
8-detector silicon photodiode (SiPD) optodes for optical detection with dual tip	NIRx Medical Technologies (Glen Head, NY, USA)	https://nirx.net/nirsport
8-source optodes bundle for optical illumination with dual tip	NIRx Medical Technologies (Glen Head, NY, USA)	https://nirx.net/nirsport
Aurora acquisition software	NIRx Medical Technologies (Glen Head, NY, USA)	https://nirx.net/nirsport
Laptop Precision XPS 13	Dell Technologies (Round Rock, TX, USA)
nirsLAB fNIRS Analysis software	NIRx Medical Technologies (Glen Head, NY, USA)	https://nirx.net/nirsport
NIRSports2 fNIRS acquisition system	NIRx Medical Technologies (Glen Head, NY, USA)	https://nirx.net/nirsport	It has two different continuous wave optics (760 and 850 nm), 8 dual-ended LED sources and 8 dual-ended active detectors.
R	R-project.org (open source software)	https://www.r-project.org/
Standard cut cap, black color for up to 128 holders.	Easycap GmbH (Wörthsee, Germany)	https://www.easycap.de/
Vivax Assistive Rehabilitation Machine (ARM)	Vivax Ltda (São Paulo, Brazil)	https://vivaxbr.com/home/	It is a portable robot designed to deliver lower limb rehabilitation. It has a 3D reachable workspace and is compact and light, weighing about 35 lb., which makes it easy to transport and to install.