ניסוי באמצעות ספקטרוסקופיה פונקציונלית של אינפרא אדום קרוב ותנועות הצבעה רב-מפרקיות בסיוע רובוט של הגפה התחתונה

Summary

ההערכה היא כי 1 מכל 6 אנשים ברחבי העולם ילקה בשבץ מוחי במהלך חייו, מה שיגרום לנכות ארוכת טווח, שמנגנוני השיקום שלה עדיין אינם מובנים היטב. מחקר זה מציע פרוטוקול להערכת הפעלת המוח על ידי ספקטרוסקופיה תפקודית של אינפרא אדום קרוב (fNIRS) במהלך טיפול רובוטי בגפיים התחתונות.

Abstract

שבץ מוחי משפיע על כ -17 מיליון אנשים ברחבי העולם מדי שנה והוא גורם מוביל לנכות ארוכת טווח. טיפול רובוטי הראה הבטחה בסיוע לחולי שבץ להחזיר תפקודים מוטוריים שאבדו. אפיק אפשרי אחד להגברת ההבנה של האופן שבו מתרחשת התאוששות מוטורית הוא לחקור את הפעלת המוח במהלך התנועות הממוקדות על ידי הטיפול באנשים בריאים. ספקטרוסקופיה תפקודית של אינפרא אדום קרוב (fNIRS) התפתחה כטכניקת דימות מוחי מבטיחה לבחינת יסודות עצביים של תפקוד מוטורי. מחקר זה נועד לחקור קורלציות עצביות fNIRS של תנועות מורכבות בגפיים התחתונות אצל נבדקים בריאים. המשתתפים התבקשו לבצע מחזורים של מנוחה ותנועה במשך 6 דקות באמצעות מכשיר רובוטי לשיקום מוטורי. המשימה דרשה תנועות מתואמות של מפרקי הברכיים והקרסול כדי להצביע על מטרות המוצגות על מסך מחשב. נבדקו שני תנאי ניסוי עם רמות שונות של סיוע בתנועה שסופקו על ידי הרובוט. התוצאות הראו כי פרוטוקול fNIRS זיהה ביעילות אזורים במוח הקשורים לשליטה מוטורית במהלך המשימה. יש לציין כי כל הנבדקים הפגינו הפעלה רבה יותר באזור הפרה-מוטורי הנגדי במהלך המצב ללא סיוע בהשוואה למצב הנעזר. לסיכום, fNIRS נראה כגישה רבת ערך לזיהוי שינויים בריכוז אוקסיהמוגלובין הקשורים לתנועות הצבעה מרובות מפרקים של הגפה התחתונה. מחקר זה עשוי לתרום להבנת מנגנוני ההתאוששות המוטורית של שבץ מוחי ועשוי לסלול את הדרך לשיפור טיפולי השיקום לחולי שבץ. עם זאת, יש צורך במחקר נוסף כדי להבהיר באופן מלא את הפוטנציאל של fNIRS בחקר תפקוד מוטורי ויישומיו בסביבות קליניות.

Introduction

נתונים אפידמיולוגיים מצביעים על כך שברחבי העולם ישנם ~17 מיליון מקרים חדשים של שבץ מוחי מדי שנה, עם עלייה בהיארעות במדינות בעלות הכנסה נמוכה ובינונית¹. מספר המקרים החדשים צפוי לעלות ל-77 מיליון עד שנת 2030². פגיעה מוטורית עקב שבץ מוחי משפיעה לעיתים קרובות על ניידות המטופל והשתתפותו בפעילויות יומיומיות, ותורמת לאיכות חיים נמוכה. שיקום מוטורי מסורתי כולל טיפול ידני, אך בעשורים האחרונים פותחו מערכות רובוטיות לשיקום. מערכות אלה יכולות לספק טיפול בעצימות גבוהה, במינון, בכימות, באמינות, בחזרתיות ובגמישות³ והראו פוטנציאל כטיפולי שיקום יעילים הן לחולי שבץ אקוטי והן לחולי שבץ כרוני<....

Protocol

מחקר זה אושר על ידי המועצה המקומית לבחינת אתיקה של UNICEP (Centro Universitario Paulista). כל המשתתפים סיפקו הסכמה מדעת בהתאם לכל ההנחיות המוסדיות והנורמות הפדרליות בנוגע למחקר מדעי המערב בני אדם. הם לא קיבלו פיצוי כספי, כפי שנדרש על פי תקנות פדרליות ברזילאיות.

1. מערכת fNIRS

1. הכינ?.......

Discussion

במחקר הוכחת היתכנות זה, נבדקה ההיתכנות של הסקת מסקנות על מיפוי הפעלת המוח באמצעות נתוני fNIRS מנבדקים בריאים בזמן שהם התאמנו עם סוגים שונים של תנועות באמצעות רובוט לשיקום גפיים תחתונות. הקלטות fNIRS טיפוסיות במבוגרים נמשכות יותר מ-6 דקות^ו-54. עם זאת, כדי להפוך את ההקלטות לאפשריות בה?.......

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.