Name: robotic mirror therapy system for functional recovery of hemiplegic arms
Uploaded: 2016-08-15T15:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Robotic Mirror Therapy System for Functional Recovery of Hemiplegic Arms at JoVE.com

Questo lavoro è stato sostenuto dal cervello Fusion Programma di Seoul National University (800-20.120.444) e la interdisciplinare Initiative di ricerca Programma dal College of Engineering e College of Medicine, Università Nazionale di Seoul (800-20.150.090).

Tutte le procedure sono stati rivisti e approvati dal Institutional Review Board di Seoul National University Hospital. 1. Attività Specchio Terapia <ol><li> Esempi di attività 2-dimensionale terapia specchio (figura 3) <ol><li> Liberamente muovere il braccio sano guardando allo specchio circa 5 minuti per l&#39;esercizio di warm-up. NOTA: Si può utilizzare un metronomo modo che il paziente può esercitare il movimento del braccio sano in modo ritmico. </li><li> Sul lato sano, dribbl...

<ol>
	<li>Hamzei, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Functional+plasticity+induced+by+mirror+training:+the+mirror+as+the+element+connecting+both+hands+to+one+hemisphere.">Functional plasticity induced by mirror training: the mirror as the element connecting both hands to one hemisphere.</a> Neurorehabil Neural Repair. 26 (5), 484-496 (2012).</li><li>Thieme, H., Mehrholz, J., Pohl, M., Behrens, J., Dohle, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mirror+therapy+for+improving+motor+function+after+stroke.">Mirror therapy for improving motor function after stroke.</a> Cochrane Database Syst Rev. 3, CD008449 (2012).</li><li>Dohle, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mirror+therapy+promotes+recovery+from+severe+hemiparesis:+a+randomized+controlled+trial.">Mirror therapy promotes recovery from severe hemiparesis: a randomized controlled trial.</a> Neurorehabil Neural Repair. 23 (3), 209-217 (2009).</li><li>Pervane Vural, S., Nakipoglu Yuzer, G. F., Sezgin Ozcan, D., Demir Ozbudak, S., Ozgirgin, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+Mirror+Therapy+in+Stroke+Patients+With+Complex+Regional+Pain+Syndrome+Type+1:+A+Randomized+Controlled+Study.">Effects of Mirror Therapy in Stroke Patients With Complex Regional Pain Syndrome Type 1: A Randomized Controlled Study.</a> Arch Phys Med Rehabil. 97 (4), 575-581 (2016).</li><li>De Santis, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Robot-assisted+training+of+the+kinesthetic+sense:+enhancing+proprioception+after+stroke.">Robot-assisted training of the kinesthetic sense: enhancing proprioception after stroke.</a> Front Hum Neurosci. 8, 1037 (2015).</li><li>Smorenburg, A. R., Ledebt, A., Deconinck, F. J., Savelsbergh, G. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Practicing+a+matching+movement+with+a+mirror+in+individuals+with+spastic+hemiplegia.">Practicing a matching movement with a mirror in individuals with spastic hemiplegia.</a> Res Dev Disabil. 34 (9), 2507-2513 (2013).</li><li>Semrau, J. A., Herter, T. M., Scott, S. H., Dukelow, S. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Robotic+identification+of+kinesthetic+deficits+after+stroke.">Robotic identification of kinesthetic deficits after stroke.</a> Stroke. 44 (12), 3414-3421 (2013).</li><li>Niku, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chapter+4,+Dynamic+Analysis+and+Forces.">Chapter 4, Dynamic Analysis and Forces.</a> Introduction to Robotics: Analysis, Systems, Applications. , (2001).</li><li>Sanford, J., Moreland, J., Swanson, L. R., Stratford, P. W., Gowland, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reliability+of+the+Fugl-Meyer+assessment+for+testing+motor+performance+in+patients+following+stroke.">Reliability of the Fugl-Meyer assessment for testing motor performance in patients following stroke.</a> Phys Ther. 73 (7), 447-454 (1993).</li><li>Bohannon, R. W., Smith, M. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Interrater+reliability+of+a+modified+Ashworth+scale+of+muscle+spasticity.">Interrater reliability of a modified Ashworth scale of muscle spasticity.</a> Phys Ther. 67 (2), 206-207 (1987).</li><li>Shah, S., Vanclay, F., Cooper, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Improving+the+sensitivity+of+the+Barthel+Index+for+stroke+rehabilitation.">Improving the sensitivity of the Barthel Index for stroke rehabilitation.</a> J Clin Epidemiol. 42 (8), 703-709 (1989).</li><li>Lo, A. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Robot-assisted+therapy+for+long-term+upper-limb+impairment+after+stroke.">Robot-assisted therapy for long-term upper-limb impairment after stroke.</a> N Engl J Med. 362 (19), 1772-1783 (2010).</li><li>Ho, N. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+EMG-driven+exoskeleton+hand+robotic+training+device+on+chronic+stroke+subjects:+task+training+system+for+stroke+rehabilitation.">An EMG-driven exoskeleton hand robotic training device on chronic stroke subjects: task training system for stroke rehabilitation.</a> IEEE Int Conf Rehabil Robot. , 5975340 (2011).</li><li>Hesse, S., Schulte-Tigges, G., Konrad, M., Bardeleben, A., Werner, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Robot-assisted+arm+trainer+for+the+passive+and+active+practice+of+bilateral+forearm+and+wrist+movements+in+hemiparetic+subjects.">Robot-assisted arm trainer for the passive and active practice of bilateral forearm and wrist movements in hemiparetic subjects.</a> Arch Phys Med Rehabil. 84 (6), 915-920 (2003).</li><li>Lum, P. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=MIME+robotic+device+for+upper-limb+neurorehabilitation+in+subacute+stroke+subjects:+A+follow-up+study.">MIME robotic device for upper-limb neurorehabilitation in subacute stroke subjects: A follow-up study.</a> J Rehabil Res Dev. 43 (5), 631-642 (2006).</li><li>Yang, C. L., Lin, K. C., Chen, H. C., Wu, C. Y., Chen, C. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pilot+comparative+study+of+unilateral+and+bilateral+robot-assisted+training+on+upper-extremity+performance+in+patients+with+stroke.">Pilot comparative study of unilateral and bilateral robot-assisted training on upper-extremity performance in patients with stroke.</a> Am J Occup Ther. 66 (2), 198-206 (2012).</li><li>Nef, T., Mihelj, M., Riener, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=ARMin:+a+robot+for+patient-cooperative+arm+therapy.">ARMin: a robot for patient-cooperative arm therapy.</a> Med Biol Eng Comput. 45 (9), 887-900 (2007).</li><li>Ozkul, F., Barkana, D. E., Demirbas, S. B., Inal, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evaluation+of+proprioceptive+sense+of+the+elbow+joint+with+RehabRoby.">Evaluation of proprioceptive sense of the elbow joint with RehabRoby.</a> IEEE Int Conf Rehabil Robot. , 5975466 (2011).</li><li>Pehlivan, A. U., Celik, O., O'Malley, M. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanical+design+of+a+distal+arm+exoskeleton+for+stroke+and+spinal+cord+injury+rehabilitation.">Mechanical design of a distal arm exoskeleton for stroke and spinal cord injury rehabilitation.</a> IEEE Int Conf Rehabil Robot. , 5975428 (2011).</li><li>Zhang, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Feasibility+studies+of+robot-assisted+stroke+rehabilitation+at+clinic+and+home+settings+using+RUPERT.">Feasibility studies of robot-assisted stroke rehabilitation at clinic and home settings using RUPERT.</a> IEEE Int Conf Rehabil Robot. , 5975440 (2011).</li></ol>

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&#39;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...

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&#39;insorgenza dell&#39;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. Gli effetti della terapia specchio sono stati dimostrati da studi precedenti in neuroriabilitazione 1-4. Terapia Specchio è condotto da suscitare un&#39;illusione attraverso l&#39;uso di uno specchio come se il braccio plegico si muove in tempo reale mentre si muove il braccio sano. Si può facilitare neuroplasticity cervello attivazione della corteccia sensomotoria 1. Così, motor potere e funzione del braccio plegico possono essere migliorate. Tuttavia, la terapia specchio convenzionale ha un limite critico che il braccio plegico non è effettivamente in movimento. Pertanto, abbiamo sviluppato in tempo reale 2 assi sistema robotizzato specchio come un semplice modulo aggiuntivo alla terapia convenzionale specchio, con meccanismo di feedback chiuso. Questo può trasmettere input propriocettivi alla corteccia sensoriale, che è considerato importante neuroplasticità e recupero funzionale di un braccio plegico (figure 1 e 2) 5-7.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>LabVIEW</td>
			<td>National Instruments</td>
			<td></td>
			<td>System design software</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>24V power supply</td>
			<td>XP Power</td>
			<td>MHP1000PS24 24V</td>
			<td>Any 24V power supply should do</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>AHRS sensor receiver</td>
			<td>E2box</td>
			<td>EBRF24GRCV</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>AHRS sensors</td>
			<td>E2box</td>
			<td>EBIMU-9DOFV2</td>
			<td>You will need total 3 sensors. Any AHRS sensors will do</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>EC90 flat motor module</td>
			<td>Maxon</td>
			<td>323772 + 223094 + 453231</td>
			<td>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)&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>EC45 flat motor module</td>
			<td>Maxon</td>
			<td>397172</td>
			<td>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)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>EPOS2 70/10 controller</td>
			<td>Maxon</td>
			<td>375711</td>
			<td>This can be replaced with EPOS 24/5 controller</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>EPOS2 24/5 controller</td>
			<td>Maxon</td>
			<td>367676</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Connector and cable set</td>
			<td>Maxon</td>
			<td>381405 + 384915 + 275934 + 354045</td>
			<td>You can also make these cables. Connectors and corresponding wire info can be found in &#34;300583-Hardware-Reference-En.pdf&#34; and &#34;300583-Cable-Starting-Set-En.pdf&#34;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Coupling- Oldham, Set Screw Type</td>
			<td>Misumi</td>
			<td>MCORK30-10-12</td>
			<td>Type may vary</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Coupling- High Rigidity, Oldham, 
			Set Screw Type</td>
			<td>Misumi</td>
			<td>MCOGRK34-12-12</td>
			<td>Type may vary</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Shaft Collars</td>
			<td>Misumi</td>
			<td>SCWDM10-B &#160;</td>
			<td>You will need 4 sets</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Shaft Collars</td>
			<td>Misumi</td>
			<td>SDBJ10-8</td>
			<td>You will need 2 sets</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Precision Linear Shaft</td>
			<td>Misumi</td>
			<td>&#160;PSSFG10-200</td>
			<td>Any straight 10mm diameter shaft with at least 200mm length should do&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bearings with housings</td>
			<td>Misumi</td>
			<td>BGRAB6801ZZ</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Elbow motor force dispersion shaft&#160;</td>
			<td>custom machined</td>
			<td>3D CAD&#160;</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lower elbow support</td>
			<td>custom machined</td>
			<td>Part Drawings</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Elbow rooftop frame</td>
			<td>custom machined</td>
			<td>Part Drawings</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Support wall</td>
			<td>custom machined</td>
			<td>Part Drawings</td>
			<td>You will need 2 frames.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Elbow coupling hollow cylinder cover&#160;</td>
			<td>custom machined</td>
			<td>Part Drawings</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Wrist motor force dispersion shaft</td>
			<td>custom machined</td>
			<td>Part Drawings</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Wrist rooftop frame</td>
			<td>custom machined</td>
			<td>Part Drawings</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Upper wrist coupling hollow cylinder cover</td>
			<td>custom machined</td>
			<td>Part Drawings</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lower wrist coupling hollow cylinder cover</td>
			<td>custom machined</td>
			<td>Part Drawings</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Joint movement limiter</td>
			<td>custom machined</td>
			<td>Part Drawings</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Handle</td>
			<td>3D printed</td>
			<td>Part Drawings</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Upper elbow support</td>
			<td>3D printed</td>
			<td>Part Drawings</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Friction reduction ring</td>
			<td>3D printed</td>
			<td>Part Drawings</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Acrylic mirror</td>
			<td>custom laser cutting</td>
			<td>Part Drawings</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Task table</td>
			<td>custom machined</td>
			<td>Part Drawings</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Silicone sponge</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DOF limiter</td>
			<td>3D printed</td>
			<td>Part Drawings</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DOF limiter lid</td>
			<td>3D printed</td>
			<td>Part Drawings</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Healthyarm handle</td>
			<td>3D printed</td>
			<td>Part Drawings</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ball rollers - Press fit</td>
			<td>Misumi</td>
			<td>BCHA18</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Goalpost</td>
			<td>3D printed</td>
			<td>Part Drawings</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Circle trace</td>
			<td>3D printed</td>
			<td>Part Drawings</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Angled assist</td>
			<td>3D printed</td>
			<td>Part Drawings</td>
			<td>Optional</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Curved assist</td>
			<td>3D printed</td>
			<td>Part Drawings</td>
			<td>Optional</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Plain assist</td>
			<td>3D printed</td>
			<td>Part Drawings</td>
			<td>Optional</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Task board</td>
			<td>custom laser cutting</td>
			<td>Part Drawings</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

robotic mirror therapy system for functional recovery of hemiplegic arms

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&#39;ictus. Si è condotto da suscitare un&#39;illusione attraverso l&#39;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&#39;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&#39;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.

Sei soggetti sani condotto un &#39;pennarello compito&#39; (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...

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Robotic Mirror Therapy System for Functional Recovery of Hemiplegic Arms

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.

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

Mirror therapy has been performed as effective occupational therapy in a clinical setting for functional recovery of a hemiplegic arm after stroke. It is ...

Research

JoVE Journal

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Tecnica Automated robotica erogazione di orientamento della superficie e Bioprinting di celle

This manuscript describes the introduction of cell guidance features followed by the direct delivery of cells to these features in a hydrogel bioink using ...

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Automatizzato robot Liquid Handling Assembly di dispositivi modulari del DNA

Recent advances in modular DNA assembly techniques have enabled synthetic biologists to test significantly more of the available &#34;design space&#34; ...

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