Une expérience utilisant la spectroscopie fonctionnelle proche infrarouge et les mouvements de pointage multi-articulaires assistés par robot du membre inférieur

Résumé

On estime qu'1 personne sur 6 dans le monde aura un accident vasculaire cérébral au cours de sa vie, entraînant une invalidité à long terme, dont les mécanismes de rééducation sont encore mal connus. Cette étude propose un protocole pour évaluer l’activation cérébrale par spectroscopie fonctionnelle proche infrarouge (fNIRS) lors d’une séance de thérapie robotique des membres inférieurs.

Résumé

L’AVC touche environ 17 millions de personnes dans le monde chaque année et constitue l’une des principales causes d’invalidité à long terme. La thérapie robotique s’est révélée prometteuse pour aider les patients victimes d’un AVC à retrouver les fonctions motrices perdues. Une avenue potentielle pour mieux comprendre comment la récupération motrice se produit est d’étudier l’activation cérébrale pendant les mouvements ciblés par la thérapie chez les individus en bonne santé. La spectroscopie fonctionnelle proche infrarouge (fNIRS) est devenue une technique de neuroimagerie prometteuse pour examiner les fondements neuronaux de la fonction motrice. Cette étude visait à étudier les corrélats neuronaux fNIRS des mouvements complexes des membres inférieurs chez des sujets sains. Les participants ont été invités à effectuer des cycles de repos et de mouvement pendant 6 minutes à l’aide d’un dispositif robotique pour la rééducation motrice. La tâche nécessitait des mouvements coordonnés des articulations du genou et de la cheville pour pointer vers des cibles affichées sur un écran d’ordinateur. Deux conditions expérimentales avec différents niveaux d’assistance au mouvement fournies par le robot ont été explorées. Les résultats ont montré que le protocole fNIRS détectait efficacement les régions du cerveau associées au contrôle moteur pendant la tâche. Notamment, tous les sujets présentaient une plus grande activation dans la zone prémotrice controlatérale pendant la condition sans assistance par rapport à la condition assistée. En conclusion, la fNIRS semble être une approche intéressante pour détecter les changements de concentration d’oxyhémoglobine associés aux mouvements de pointage multiarticulaires du membre inférieur. Cette recherche pourrait contribuer à la compréhension des mécanismes de récupération motrice de l’AVC et pourrait ouvrir la voie à de meilleurs traitements de réadaptation pour les patients victimes d’un AVC. Cependant, des recherches supplémentaires sont nécessaires pour élucider pleinement le potentiel de la fNIRS dans l’étude de la fonction motrice et de ses applications en milieu clinique.

Introduction

Les données épidémiologiques indiquent qu’il y a ~17 millions de nouveaux cas d’AVC chaque année dans le monde, avec une augmentation de l’incidence dans les pays à revenu faible et intermédiaire¹. Le nombre de nouveaux cas devrait atteindre 77 millions d’ici 2030². La déficience motrice due à un AVC affecte souvent la mobilité du patient et sa participation aux activités de la vie quotidienne, contribuant à une faible qualité de vie. La rééducation motrice traditionnelle comprend la thérapie manuelle, mais au cours des dernières décennies, des systèmes robotiques de rééducation ont été développés. Ces systèmes peuvent f....

Protocole

Cette étude a été approuvée par le comité d’éthique local de l’UNICEP (Centro Universitario Paulista). Tous les participants ont donné leur consentement éclairé conformément à toutes les directives institutionnelles et aux normes fédérales concernant la recherche scientifique impliquant des humains. Ils n’ont reçu aucune compensation financière, comme l’exige la réglementation fédérale brésilienne.

1. Système fNIRS

1. Préparez le capuchon à l’aide de 16 optodes : 8 sources lumineuses (760 nm et 850 nm) et 8 détecteurs de lumière (voir Figure 2 ; emplacement des sources : FC1, FC2, C3, Cz....

Discussion

Dans cette étude de preuve de concept, la faisabilité de faire des inférences sur la cartographie de l’activation cérébrale à l’aide de données fNIRS de sujets sains pendant qu’ils s’entraînaient avec différents types de mouvements à l’aide d’un robot pour la rééducation des membres inférieurs a été étudiée. Les sessions d’enregistrement fNIRS typiques chez les adultes durent plus de 6 min⁵⁴. Cependant, pour rendre les enregistrements réalisables dans le contexte d?.......

matériels

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.