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Resumo

Este protocolo experimental descreve o uso de um sistema robótico orientado a tarefas de membros superiores duplos para pacientes com AVC com disfunção do membro superior. Os resultados indicam que esse sistema pode melhorar significativamente a função dos membros superiores e as atividades de vida diária dos pacientes com AVC.

Resumo

O treinamento altamente repetitivo e orientado para tarefas demonstrou promover a recuperação da função do membro em pacientes com AVC. Além disso, o treinamento bilateral do braço pode ajudar os sobreviventes de AVC a recuperar a função dos membros superiores e melhorar suas atividades diárias. O sistema robótico orientado a tarefas de membros superiores duplos foi projetado para ajudar o lado saudável do paciente com AVC a conduzir o lado afetado para realizar o treinamento bilateral do braço por meio do uso de um dispositivo robótico. Ele também pode orientar o paciente na realização de movimentos coordenados duplos dos membros superiores e envolvê-lo em um jogo virtual orientado a tarefas usando feedback de força e tecnologia de interação humano-computador. Este estudo teve como objetivo avaliar a eficácia do sistema na melhora da função do membro superior e nas atividades de vida diária em pacientes com AVC. Os métodos de avaliação utilizados incluíram potencial evocado motor (PEmáx), teste funcional para a extremidade superior hemiplégica-Hong Kong (FTHUE-HK), Escala de Avaliação da Extremidade Superior de Fugl-Meyer (FMA-UE) e índice de Barthel modificado (MBI). Os resultados do estudo indicam que o sistema robótico orientado a tarefas de membros superiores duplos pode melhorar significativamente a via corticoespinhal, a função dos membros superiores e as atividades da vida diária em pacientes com AVC após 6 semanas de tratamento. Este sistema pode servir como um complemento eficaz para a reabilitação funcional dos membros superiores em sobreviventes de AVC, reduzindo a dependência de terapeutas de reabilitação. Em conclusão, o sistema robótico orientado a tarefas de membros superiores duplos fornece uma nova estratégia para reabilitação funcional de membros pós-AVC e possui grande potencial de aplicação, pois oferece certos benefícios sociais e financeiros.

Introdução

O acidente vascular cerebral é uma das principais causas de incapacidade e a segunda principal causa de morte em todo o mundo 1,2. Os pacientes com AVC geralmente enfrentam vários desafios, como déficits motores, sensoriais e cognitivos3. A disfunção do membro superior é um problema comum após o acidente vascular cerebral, caracterizado por fraqueza muscular, espasticidade e redução da capacidade motora do membro superior do lado hemiplégico4. É relatado que está presente em mais de 70% dos pacientes com AVC, e apenas cerca de 5% voltam ao normal, enquanto 20% recuperam algumas capacidades dos membros superiores5. Mais da metade da vida humana requer a participação dos membros superiores6, e a disfunção do membro superior após um acidente vascular cerebral afeta gravemente as atividades de vida diária dos pacientes7, diminuindo significativamente sua qualidade de vida8 e aumentando sua carga financeira9. Portanto, é particularmente importante explorar métodos eficazes de reabilitação funcional dos membros superiores.

Vários tratamentos clínicos de reabilitação de membros superiores, como terapia do espelho, terapia de movimento induzido por constrangimento, estimulação elétrica funcional e outros treinamentos ativos ou passivos, são comumente utilizados para pacientes com AVC 3,10. Nos últimos anos, o treinamento bilateral de braços tem recebido maior atenção 6,11,12. Foi demonstrado que aumenta a conectividade neural entre as áreas sensório-motoras dos hemisférios ipsilateral e contralateral12. Esse tipo de treinamento ajuda a corrigir anormalidades na inibição inter-hemisférica, facilita a reorganização das redes funcionais cerebrais e, em última análise, leva a melhorias na função dos membros superiores12,13. Além disso, o treinamento assistido por robô também demonstrou ajudar os pacientes a executar consistentemente movimentos precisos dos membros e se envolver em treinamento específico para tarefas14. Esse processo fornece ao cérebro uma estimulação substancial de feedback, aumentando a neuroplasticidade e auxiliando na restauração da função dos membros superiores em indivíduos com hemiplegia 14,15. Atualmente, há pesquisas limitadas sobre estratégias que utilizam o treinamento de membros superiores duplos assistido por robô para pacientes com AVC. Este estudo empregou um sistema robótico orientado a tarefas de membros superiores duplos para combinar treinamento assistido por robô com treinamento bilateral de membros superiores. O dispositivo robótico foi utilizado para auxiliar pacientes com AVC na realização de treinamento orientado a tarefas de membros superiores duplos com altas repetições em um padrão de movimento adequado. O objetivo da pesquisa foi avaliar os efeitos desse método na via corticoespinhal, na função do membro superior e nas atividades de vida diária em sobreviventes de AVC, com o objetivo de descobrir estratégias inovadoras para a reabilitação funcional do membro superior.

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Protocolo

Este estudo (Aprovação nº. JXEY-2020SW038) foi aprovado pelo Comitê de Ética Médica do Segundo Hospital de Jiaxing, com todos os participantes fornecendo consentimento informado. O objetivo foi avaliar a viabilidade e a eficácia de um protocolo por meio de um estudo randomizado, simples-cego e controlado. Entre janeiro e dezembro de 2021, 60 pacientes com AVC internados no Segundo Hospital de Jiaxing foram inscritos.

NOTA: Os critérios de inclusão foram: 1) diagnóstico confirmado de infarto cerebral ou hemorragia por tomografia computadorizada (TC) ou ressonância magnética (RM), 2) lesão de início de voo e unilateral com duração da doença de 2 semanas a 3 meses e condição estável, 3) idade de 25 a 75 anos, 4) ausência de hemianopsia ou negligência espacial unilateral, bem como ausência de déficits visuais ou auditivos, 5) consciente, complacente e capaz de participar do tratamento de reabilitação, 6) disfunção unilateral clara do membro superior com uma escala de Ashworth modificada (MAS) grau ≤ 216. Os critérios de exclusão incluíram: 1) lesão craniocerebral prévia ou outras doenças intracranianas, 2) infarto do miocárdio grave, angina de peito, fígado, rim, pulmão ou outras doenças de órgãos importantes, tumores malignos, etc., 3) história prévia de distúrbios psiquiátricos e epilepsia, 4) dor intensa, dormência ou outros déficits sensoriais no lado hemiplégico dos membros, 5) limitação significativa de movimento nos membros superiores bilaterais.

1. Desenho do estudo

  1. Divida aleatoriamente os pacientes (n = 60) que preencheram os critérios especificados em dois grupos: um grupo experimental (n = 30) e um grupo controle (n = 30).
  2. Peça a um terapeuta ocupacional qualificado que conclua as seguintes avaliações funcionais, que não tinha conhecimento das atribuições do grupo antes e depois de um período de tratamento de 6 semanas.
    1. Potencial evocado motor (MEP):
      1. Obter PEMs em pacientes em uso de sistema de terapia de estimulação magnética seguindo as diretrizes estabelecidas por Groppa et al.17.
      2. Durante o teste, posicione o paciente na frente do dispositivo de maneira estável e confortável e coloque as almofadas dos eletrodos de registro no abdutor curto do polegar e no processo ósseo da articulação do punho.
      3. Em seguida, centralize a bobina de estimulação magnética acima do córtex motor no lado lesionado do cérebro, com a alça da bobina posicionada em um ângulo de 45° em relação ao plano sagital.
      4. Realize a estimulação da área do córtex motor 10 vezes a 100% de intensidade e registre a presença ou ausência de potenciais evocados motores, juntamente com sua latência e amplitude.
        NOTA: Devido à incapacidade de detectar potenciais evocados motores em todos os pacientes, uma comparação e análise minuciosa da latência e amplitude dos potenciais evocados entre os dois grupos de pacientes não foi viável. Portanto, o estudo teve como objetivo determinar a presença ou ausência de MEPs e comparar a porcentagem de MEPs detectáveis entre dois grupos de pacientes. Uma porcentagem maior de MEPs detectáveis indica um maior potencial para melhorar as vias corticoespinhais em pacientes com AVC.
    2. Realize o teste funcional para a extremidade superior hemiplégica-Hong Kong (FTHUE-HK).
      1. Utilize a escala para avaliar a funcionalidade do membro superior do paciente, que inclui 12 tarefas, como colocar a mão no joelho e torcer um pano.
        NOTA: Cada tarefa deve ser concluída em 3 minutos e só pode ser tentada até 3 vezes. A escala é composta por 7 níveis, sendo que níveis mais altos indicam melhor funcionalidade do membro superior18.
    3. Use a Escala de Avaliação de Extremidades Superiores de Fugl-Meyer (FMA-UE).
      1. Utilize esta escala para avaliar a função motora do ombro, cotovelo, antebraço, punho e mão.
        NOTA: Uma pontuação de 0 indica incapacidade de realizar o movimento especificado, uma pontuação de 1 indica conclusão parcial e uma pontuação de 2 indica conclusão total. A escala tem pontuação máxima de 66 pontos, sendo que pontuações mais altas indicam melhor função motora do membro superior19.
    4. Calcule o índice de Barthel modificado (MBI).
      1. Utilize esta escala para avaliar o desempenho do paciente nas atividades da vida diária.
        NOTA: A escala é composta por 10 itens, incluindo comer, vestir-se, tomar banho, etc., com pontuação máxima de 100 pontos. Um escore mais alto indica maior independência na vida diária do paciente20.
  3. Certifique-se de que todos os pacientes recebam medicamentos convencionais, incluindo anti-hipertensivos, antidiabéticos, reguladores lipídicos, etc., adaptados às suas condições individuais.
    NOTA: A seleção de medicamentos para pacientes com AVC é baseada em suas circunstâncias únicas e pode diferir de um paciente para outro.
  4. Confirme se todos os pacientes receberam fisioterapia de rotina, terapia ocupacional para o antebraço e mão e atividades de treinamento da vida diária por 6 semanas.
  5. Certifique-se de que os pacientes do grupo controle receberam terapia ocupacional de rotina direcionada à função dos membros superiores por 1 h por dia durante 6 semanas.
    NOTA: A terapia ocupacional de rotina voltada para a função dos membros superiores inclui treinamento de controle motor para as articulações do ombro e cotovelo, treinamento com rolos, treinamento de aro e treinamento de alcance de objetos.
  6. Confirme se os pacientes do grupo experimental receberam terapia ocupacional de rotina direcionada à função do membro superior por 30 minutos por dia, além de treinamento do sistema robótico orientado a tarefas de membros superiores duplos por 30 minutos por dia durante 6 semanas.

2. Sessão de treinamento de sistema robótico orientado a tarefas de membro superior duplo

NOTA: Apenas os pacientes com AVC do grupo experimental receberam essas sessões de treinamento.

  1. Inicie o equipamento do sistema robótico, ligue a tela do computador do sistema, abra o aplicativo ULCOT Rehab e entre na interface principal do sistema.
  2. Durante a sessão de treinamento inicial, clique em Registrar para estabelecer um arquivo pessoal para cada paciente, incluindo principalmente nome, sexo, idade, número do caso, diagnóstico, lado afetado e outros conteúdos médicos relevantes.
  3. Clique em Login na interface principal do sistema, selecione o paciente que precisa de treinamento na lista e entre na interface do sistema de treinamento para esse paciente.
  4. Auxiliar o paciente a se posicionar em frente ao dispositivo robótico, garantindo uma distância segura e confortável.
  5. Clique em Ajuste na interface do sistema de treinamento do paciente para entrar na interface de ajuste dos parâmetros do equipamento e definir os parâmetros apropriados para o paciente.
    NOTA: Não é necessário definir parâmetros para cada sessão de treinamento. Ao fazer login na interface do sistema de treinamento do paciente, o sistema se ajusta automaticamente aos parâmetros estabelecidos durante a sessão de treinamento anterior do paciente. O terapeuta pode então modificar os parâmetros correspondentes de acordo com os objetivos terapêuticos. Se nenhuma alteração nos parâmetros for necessária, o usuário poderá clicar em Treinamento na interface do sistema de treinamento para acessar a interface de configuração do programa de treinamento.
    1. Clique em + ou - para aumentar ou diminuir a altura da plataforma no módulo Ajuste de altura da plataforma . Ajuste a altura da plataforma do equipamento com base na altura do paciente.
    2. Clique em + ou - para aumentar ou diminuir o ângulo de inclinação do braço robótico do sistema no módulo Ajuste do ângulo de inclinação do braço . Ajuste o ângulo de inclinação do braço robótico de acordo com os objetivos de treinamento de flexão e extensão do ombro do paciente (quanto mais alto o alvo, maior o ângulo).
    3. Clique em + ou - para aumentar ou diminuir o ângulo entre os dois braços do robô no módulo Ajuste do ângulo do braço . Ajuste o ângulo entre os braços robóticos de acordo com os objetivos de treinamento de adução e abdução de membros superiores do paciente (quanto maior o objetivo, maior o ângulo).
  6. Clique em Treinamento na interface do sistema de treinamento do paciente para entrar na interface de configuração do programa de treinamento.
    1. Selecione um programa de treinamento apropriado com base no estado funcional do membro superior do paciente. Quando o membro superior do lado hemiplégico é incapaz de manipular ativamente a alça mecânica em toda a amplitude de movimento, opte pelo programa de treinamento assistido.
    2. Por outro lado, se o membro superior do lado hemiplégico for capaz de manipular ativamente a alça mecânica para completar toda a amplitude de movimento, escolha o programa de treinamento de resistência.
  7. Explique e demonstre os métodos de treinamento dos itens selecionados e informe as precauções relevantes para garantir que os pacientes saibam como realizar a sessão de treinamento com segurança e precisão.
  8. Ajude o paciente a fixar as mãos nas alças na extremidade dos dois braços robóticos (Figura 1).
  9. Realize treinamento de sistema de robô orientado a tarefas de membro superior duplo.
    1. Para pacientes que não conseguem manipular ativamente a alça mecânica para obter uma amplitude completa de movimento no lado hemiplégico do membro superior, clique em Assistência na interface de configuração do programa de treinamento para entrar na interface do modo de treinamento assistido.
      NOTA: O terapeuta pode selecionar o jogo Air Flying ou o jogo Ping-Pong para o paciente no modo de treinamento assistido. Deve-se notar que os pacientes só podem selecionar um jogo por sessão de treinamento.
      1. Defina o tempo para 30 min no módulo Tempo de treinamento e selecione o nível definido para o paciente no módulo Nível assistido .
        NOTA: Este modo oferece 6 níveis de assistência, com o nível 6 envolvendo o membro superior afetado sendo conduzido pelo robô e pelo membro superior saudável durante o treinamento bilateral do membro superior. Por outro lado, o nível 1 envolve o membro superior afetado participando do treinamento bilateral do membro superior diretamente, sem força externa. A sessão de treinamento começa no nível 6 e o paciente pode progredir para o próximo nível depois de atingir uma pontuação máxima em cada nível. Uma vez que o paciente atinge uma pontuação completa de treinamento no nível de assistência 1, ele é considerado pronto para o treinamento do modo de resistência.
      2. Clique em Air Flying ou Ping-Pong e, em seguida, clique em Iniciar para entrar na interface do jogo.
      3. Jogo Air Flying: Instrua o paciente a controlar um avião virtual exibido na tela do computador, manobrando o membro superior afetado através do lado saudável com a ajuda de um dispositivo robótico, permitindo que o paciente otimize seus esforços para guiar o avião virtual ao longo da trajetória de voo designada enquanto captura simultaneamente moedas de ouro virtuais (Figura 2).
      4. Jogo de pingue-pongue : Com a ajuda do robô, instrua o paciente a usar o lado não afetado para conduzir o membro superior do lado afetado para controlar a raquete de tênis de mesa virtual e mover a raquete para pegar o pingue-pongue voador (Figura 3).
    2. Para pacientes que são capazes de manipular ativamente a alça mecânica para obter uma amplitude completa de movimento no lado hemiplégico do membro superior, clique em Resistência na interface de configurações do programa de treinamento para acessar a interface do modo de treinamento de resistência.
      NOTA: No modo de treinamento de resistência, os participantes podem escolher entre cinco jogos disponíveis: Voo aéreo, Ping-Pong, Ponte & Estrada, Levantamento de peso, e Correspondência de pop. Apenas um jogo pode ser selecionado para cada sessão de treinamento.
      1. Defina o tempo para 30 min no módulo Tempo de Treinamento e selecione os níveis de resistência do lado saudável e do lado afetado, respectivamente, nos módulos Nível Saudável e Nível Afetado.
        NOTA: No modo de treinamento de resistência, os níveis de resistência podem ser definidos individualmente para os lados saudáveis e afetados do paciente com base na força muscular dos membros superiores. Os níveis variam de 1 (resistência mais baixa) a 10 (resistência mais alta). O tratamento inicial envolveu a seleção da resistência de Nível 1, com os pacientes autorizados a progredir para o nível subsequente ao atingir uma pontuação perfeita em cada nível de treinamento.
      2. Nos módulos Direção de resistência do lado saudável e Direção de resistência do lado afetado , selecione a direção da resistência indicada pelo sistema para o lado saudável do paciente e o lado afetado do membro superior durante o treinamento de resistência, respectivamente.
        NOTA: A direção da resistência é selecionada para o paciente de acordo com a finalidade do exercício, incluindo empurrar e puxar.
      3. Selecione a quantidade de tempo que o alvo precisa ser mantido no módulo Tempo de espera .
        NOTA: O tempo é determinado com base na função do membro superior do paciente, variando de 1 a 10 s. Quanto maior o tempo, mais desafiador se torna. Se o tempo de espera definido for de 10 s e a pontuação do treinamento for perfeita, o nível de resistência será aumentado para a próxima sessão. Os jogos Air Flying e Ping-Pong não incluem esta etapa.
      4. Clique para selecionar um dos seguintes jogos: Air Flying, Ping-Pong, Bridge & Road, Weight-Lifting e Pop Matching. Clique em Iniciar para entrar na interface do jogo.
      5. Jogo Air Flying: Instrua o paciente a controlar o avião virtual resistindo à resistência dada pelo braço robótico nos membros superiores saudáveis e afetados, permitindo que o paciente otimize seus esforços para guiar o avião virtual ao longo da trajetória de voo designada enquanto captura simultaneamente moedas de ouro virtuais.
      6. Jogo de pingue-pongue : instrua o paciente a controlar a raquete de tênis de mesa virtual, resistindo à resistência dada pelo braço robótico nos membros superiores saudáveis e afetados e mova a raquete para pegar o pingue-pongue voador.
      7. Jogo Bridge & Road : Faça com que o paciente controle as duas extremidades de uma ponte de madeira na tela, resistindo à resistência dada pelo braço robótico nos membros superiores saudáveis e afetados, mova duas plataformas de escada de diferentes alturas e segure-as por um certo tempo para permitir que o personagem virtual passe (Figura 4).
      8. jogo de levantamento de peso: fazer com que o paciente controle as extremidades de uma barra de levantamento de peso exibida em uma tela, resistindo à resistência dada pelo braço robótico em ambos os
        e membros superiores acometidos, ajustando sua posição para chegar a um local alvo, variando a distância e mantendo essa posição por um tempo especificado (Figura 5).
      9. jogo de correspondência pop : ter o controle do paciente dois jogos
        dedos localizados nas extremidades esquerda e direita da tela, resistindo à resistência dada pelo braço robótico nos membros superiores saudáveis e afetados, selecione itens idênticos das colunas esquerda e direita de imagens através dos dedos virtuais e mantenha essa posição por um
        duração designada (Figura 6).
        NOTA: O sistema verifica se as imagens selecionadas em ambos os lados são as mesmas; se estiverem, as imagens selecionadas serão eliminadas. Se eles não corresponderem, o paciente será solicitado a selecionar novamente.

3. Procedimento de acompanhamento

  1. Utilize software estatístico para analisar os dados de avaliação coletados, determinando métodos de análise apropriados com base no tipo de dados.
  2. Elucidar a significância dos resultados dos dados e avaliar o impacto do treinamento do sistema robótico orientado a tarefas de membros superiores duplos na função do membro superior em pacientes com AVC.

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Resultados

Um total de 60 pacientes com AVC foram divididos em um grupo controle (n = 30) e um grupo experimental (n = 30) para este estudo. Ao comparar idade, sexo, tipo de AVC, duração da doença, lado da hemiplegia e outras informações gerais entre os dois grupos, não foram encontradas diferenças estatisticamente significativas (P > 0,05), indicando sua comparabilidade (Tabela 1). Os pacientes do grupo experimental, que foram submetidos a treinamento com um sistema robóti...

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Discussão

O treinamento bilateral demonstrou normalizar a inibição intercortical em pacientes com AVC, facilitar a reorganização da rede funcional cerebral e, finalmente, melhorar a função dos membros superiores21. Este estudo apresenta um programa para treinamento funcional de membros superiores em pacientes com AVC utilizando um sistema robótico orientado a tarefas de membros superiores duplos. O programa integra movimento bilateral do membro superior, atividades o...

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Divulgações

Os autores declaram não haver conflitos de interesse ou divulgações financeiras neste estudo.

Agradecimentos

Expressamos gratidão aos pacientes e à equipe médica do Segundo Hospital de Jiaxing por seu apoio e cooperação durante o processo de pesquisa.

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Materiais

NameCompanyCatalog NumberComments
Dual upper limb task-oriented robotic systemAuckland Tongji Rehabilitation Medical Equipment Research Center, Tongji Zhejiang CollegeN/AThe dual upper limb task-oriented robotic system can aid stroke patients in bilateral upper limb virtual game training by regulating force transmission between the healthy and affected upper limbs.
Magnetic stimulation therapy systemSichuan Junjian Wanfeng Medical Equipment Co.,Ltd.http://www.jjwf-med.com
This system can be used to measure the Motor evoked potential (MEP)
SPSS 25.0IBMVersion 25.0https://www.ibm.com/support/pages/downloading-ibm-spss-statistics-25

Referências

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