Sistema di terapia robotica Specchio per il recupero funzionale di emiplegici Arms

Riepilogo

Abbiamo sviluppato un sistema robotizzato specchio in tempo reale per il recupero funzionale delle armi emiplegici che utilizzano la tecnologia di controllo automatico, è stato condotto uno studio clinico in soggetti sani, e le attività di determinati attraverso il feedback da parte di medici di riabilitazione. Questo semplice robot specchio può essere applicato efficacemente alla terapia occupazionale in pazienti colpiti da ictus con un braccio emiplegica.

Abstract

La terapia Specchio è stato eseguito come terapia occupazionale efficace in un ambiente clinico per il recupero funzionale di un braccio di emiplegica dopo l'ictus. Si è condotto da suscitare un'illusione attraverso l'uso di uno specchio come se il braccio plegico si muove in tempo reale mentre si muove il braccio sano. Si può facilitare neuroplasticità del cervello attraverso l'attivazione della corteccia sensomotoria. Tuttavia, la terapia specchio convenzionale ha un limite critico che il braccio plegico non è effettivamente in movimento. Così, abbiamo sviluppato un tempo reale 2 assi sistema robotizzato specchio come un semplice modulo aggiuntivo per la terapia specchio convenzionale impiegando un meccanismo di feedback chiuso, che consente il movimento in tempo reale del braccio plegico. Abbiamo usato 3 Atteggiamento e sensori di direzione sistema di riferimento, motori DC brushless 2 per gomito e articolazioni del polso, e le cornici Esoscheletriche. In uno studio di fattibilità su 6 soggetti sani, la terapia specchio robot era sicuro e fattibile. Abbiamo inoltre scelto compiti utili per le attività di Daily formazione attraverso feedback da parte dei medici di riabilitazione vivere. Un paziente con ictus cronico ha mostrato un miglioramento nella Fugl-Meyer scala di valutazione e del gomito flessore spasticità dopo un'applicazione di 2 settimane del sistema robotico specchio. Terapia specchio Robotic può migliorare input propriocettivi alla corteccia sensoriale, che è considerato importante in neuroplasticità e recupero funzionale delle armi emiplegici. Il sistema robotizzato specchio presentato qui può essere facilmente sviluppato e utilizzato in modo efficace per far progredire la terapia occupazionale.

Introduzione

Per i pazienti con ictus, disfunzione di un braccio emiplegica è debilitante effetto. La possibilità di eseguire attività bimanuali è essenziale per la vita quotidiana, ma deficit funzionale di un braccio plegico rimane spesso fino a pochi anni dopo l'insorgenza dell'ictus. Tra i vari programmi di formazione in ospedale, un esercizio per aumentare la gamma di movimento o la ripetizione passiva di compiti semplici hanno scarso effetto sul recupero funzionale di un braccio emiplegico. Per questo motivo, la formazione di compiti significativi relativi alle attività della vita quotidiana (ADL) è stato applicato a terapia occupazionale negli ospedali.

Protocollo

Tutte le procedure sono stati rivisti e approvati dal Institutional Review Board di Seoul National University Hospital.

1. Attività Specchio Terapia

1. Esempi di attività 2-dimensionale terapia specchio (figura 3)
   1. Liberamente muovere il braccio sano guardando allo specchio circa 5 minuti per l'esercizio di warm-up.
      NOTA: Si può utilizzare un metronomo modo che il paziente può esercitare il movimento del braccio sano in modo ritmico.
   2. Sul lato sano, dribblare e mettere una piccola palla in buca scelta simile al biliardo per circa 5 minuti ( "Ball in buchi" compito). Dribble e mettere una pallina in un obiet

Risultati

Sei soggetti sani condotto un 'pennarello compito' (toccare i due tavolette alternativamente con una penna attaccata sulla mano sano come mostrato in Figura 17) 10 volte che hanno avuto in media 106 sec per soggetto. è stato osservato alcun evento avverso, e la terapia specchio robotico è stato dimostrato di essere fattibile.

Inoltre, è stato condotto uno studio clinico per i medici di riabilitazion...

Discussione

Lo scopo primario di questo studio era di sviluppare un sistema robotico specchio tempo reale per il recupero funzionale di un braccio plegico utilizzando un algoritmo di controllo automatico. L'effetto della terapia robot-assistita sul recupero a lungo termine di impairment arto superiore dopo ictus è stato dimostrato utile in studi precedenti ^12, e sono stati introdotti vari tipi di robot a braccio ^13-20. Tuttavia, studi precedenti di robot arti superiori che realizzano il movimento del brac...

Materiali

Name	Company	Catalog Number	Comments
LabVIEW	National Instruments		System design software
24V power supply	XP Power	MHP1000PS24 24V	Any 24V power supply should do
AHRS sensor receiver	E2box	EBRF24GRCV
AHRS sensors	E2box	EBIMU-9DOFV2	You will need total 3 sensors. Any AHRS sensors will do
EC90 flat motor module	Maxon	323772 + 223094 + 453231	Any geared motor with higher than 30Nm should do. (For our custom machined parts, you will need these particular flat motor and gear module, but the gear ratio and encoder may vary)
EC45 flat motor module	Maxon	397172	Any geared motor with higher than 10Nm should do (For our custom machined parts, you should use the same gear module but the gear ratio, motor, and encoder may vary)
EPOS2 70/10 controller	Maxon	375711	This can be replaced with EPOS 24/5 controller
EPOS2 24/5 controller	Maxon	367676
Connector and cable set	Maxon	381405 + 384915 + 275934 + 354045	You can also make these cables. Connectors and corresponding wire info can be found in "300583-Hardware-Reference-En.pdf" and "300583-Cable-Starting-Set-En.pdf"
Coupling- Oldham, Set Screw Type	Misumi	MCORK30-10-12	Type may vary
Coupling- High Rigidity, Oldham, Set Screw Type	Misumi	MCOGRK34-12-12	Type may vary
Shaft Collars	Misumi	SCWDM10-B	You will need 4 sets
Shaft Collars	Misumi	SDBJ10-8	You will need 2 sets
Precision Linear Shaft	Misumi	PSSFG10-200	Any straight 10mm diameter shaft with at least 200mm length should do
Bearings with housings	Misumi	BGRAB6801ZZ
Elbow motor force dispersion shaft	custom machined	3D CAD
Lower elbow support	custom machined	Part Drawings
Elbow rooftop frame	custom machined	Part Drawings
Support wall	custom machined	Part Drawings	You will need 2 frames.
Elbow coupling hollow cylinder cover	custom machined	Part Drawings
Wrist motor force dispersion shaft	custom machined	Part Drawings
Wrist rooftop frame	custom machined	Part Drawings
Upper wrist coupling hollow cylinder cover	custom machined	Part Drawings
Lower wrist coupling hollow cylinder cover	custom machined	Part Drawings
Joint movement limiter	custom machined	Part Drawings
Handle	3D printed	Part Drawings
Upper elbow support	3D printed	Part Drawings
Friction reduction ring	3D printed	Part Drawings
Acrylic mirror	custom laser cutting	Part Drawings
Task table	custom machined	Part Drawings
Silicone sponge
DOF limiter	3D printed	Part Drawings
DOF limiter lid	3D printed	Part Drawings
Healthyarm handle	3D printed	Part Drawings
Ball rollers - Press fit	Misumi	BCHA18
Goalpost	3D printed	Part Drawings
Circle trace	3D printed	Part Drawings
Angled assist	3D printed	Part Drawings	Optional
Curved assist	3D printed	Part Drawings	Optional
Plain assist	3D printed	Part Drawings	Optional
Task board	custom laser cutting	Part Drawings