Συλλογή Κλινικών Ερευνών|Ένα φορητό σύστημα υποβοήθησης BCIs για την αποκατάσταση εγκεφαλικού επεισοδίου που βασίζεται σε EEG

Mar 14, 2023

Ερευνητικό υπόβαθρο
Ο συνδυασμός BCI και βοηθητικού ρομπότ είναι μια νέα θεραπεία για την αποκατάσταση του εγκεφαλικού. Ωστόσο, το μεγαλύτερο μέρος της υπάρχουσας μελέτης βασίζεται σε πολύπλοκες ρυθμίσεις συστημάτων, ακριβό και ογκώδες εξοπλισμό. Σε αυτή τη μελέτη, ένα φορετό σύστημα διεπαφής εγκεφάλου-υπολογιστή EEG για αποκατάσταση της λειτουργίας των χεριών έχει σχεδιαστεί για να κάνει κλινική δοκιμή. Αυτό το σύστημα αποτελείται από προσαρμοσμένο καπάκι EEG, εμπορικό ενισχυτή και εξωσκελετό χεριού. Επιπλέον, το σύστημα περιλαμβάνει την οπτική διεπαφή για τη διευκόλυνση των χρηστών. Στη δοκιμή συμμετείχαν έξι υγιείς συμμετέχοντες και δύο ασθενείς με εγκεφαλικό για να επαληθευτεί η ασφάλεια και η αποτελεσματικότητα του συστήματος.

Μέθοδος

Για την επαλήθευση της ασφάλειας και της αποτελεσματικότητας του συστήματος, 6 υγιή άτομα (1 γυναίκα και 5 άνδρες, ηλικίας 23±3 ετών) από το Πανεπιστήμιο της Σαγκάης Jiao Tong και 2 ασθενείς με εγκεφαλικό επεισόδιο (όλο το δεξί χέρι επηρεάστηκε) από το τμήμα αποκατάστασης του νοσοκομείου Huashan στρατολογήθηκαν για να συμμετάσχουν στη μελέτη. Διεξήχθη μια συνεδρία 6-λεπτών εκπαίδευσης για κάθε θέμα, στην οποία τα υποκείμενα εκτέλεσαν εκτέλεση δεξιόστροφου κινητήρα (το χέρι του ασθενούς με εγκεφαλικό επεισόδιο που προσβλήθηκε για να κάνει μια προσπάθεια κίνησης) σύμφωνα με οπτικές ενδείξεις. Ένα κόκκινο ορθογώνιο εμφανίζεται στα δεξιά ή στο κέντρο της οθόνης, υποδεικνύοντας εκτέλεση ενέργειας (ή προσπάθεια) ή ανάπαυση, αντίστοιχα. Η εργασία διαρκεί για 4 δευτερόλεπτα μέχρι να εξαφανιστεί ο λευκός σταυρός. Συνιστάται στα υγιή άτομα να επαναλαμβάνουν 3-4 φορές το σφίξιμο και τις εκτεινόμενες γροθιές και οι ασθενείς με εγκεφαλικό λαμβάνουν οδηγίες να κάνουν κινητικές προσπάθειες κατά τη διάρκεια κινητικών εργασιών. Το διαδικτυακό τεστ ήταν παρόμοιο με αυτό της προπόνησης, με τη διαφορά ότι όλα τα κόκκινα ορθογώνια εμφανίζονταν στο κέντρο της οθόνης, κάτι που επέτρεπε στα άτομα να επιλέξουν να κινήσουν το χέρι τους (ή να προσπαθήσουν να ασκηθούν) ή να ξεκουραστούν κατά βούληση. Τα αποτελέσματα των δοκιμών παρέχονται στους χρήστες οπτική και ιδιοδεκτική ανατροφοδότηση μέσω μιας οθόνης και ενός εξωσκελετού χεριού λίγο μετά την ολοκλήρωση της εργασίας. Υπάρχουν τρεις διαδικτυακές δοκιμαστικές εκτελέσεις, η καθεμία περιέχει 20 δοκιμές. Κάθε θέμα μπορεί να ξεκουράζεται μεταξύ των δρομολογίων. Ζητήθηκε από όλα τα υποκείμενα να απέχουν από οποιαδήποτε επιπρόσθετη κίνηση των μυών του προσώπου ή του βραχίονα καθ' όλη τη διάρκεια του πειράματος.

Αποτέλεσμα

Η μέση ακρίβεια της εκπαίδευσης εκτός σύνδεσης και της διαδικτυακής εκπαίδευσης είναι 84,91 τοις εκατό και 79,38 τοις εκατό, αντίστοιχα. Επτά άτομα είχαν διαδικτυακή ακρίβεια μεγαλύτερη από 70 τοις εκατό , πέντε πάνω από 80 τοις εκατό και ένα πάνω από 90 τοις εκατό .

Η φασματική διαταραχή που σχετίζεται με το συμβάν (ERSP) έδειξε ότιο αισθησιοκινητικός φλοιός ενεργοποιήθηκε και στις δύο ζώνες κατά τη διάρκεια της προπόνησης με την κίνηση του δεξιού χεριού, με ισχυρότερη ενεργοποίηση στην ίδια πλευρά.Εν τω μεταξύ, όπως ήταν αναμενόμενο, η μη ελεγχόμενη κατάσταση δεν έδειξε σημαντική ενεργοποίηση ούτε στα κανάλια C3 ούτε στο C4. Στη διαδικτυακή δοκιμή, τόσο το αριστερό όσο και το δεξί ημισφαίριο ενεργοποιήθηκαν για να εκτελέσουν κινήσεις με το δεξί.

 

συμπέρασμα

Αυτή η μελέτη δείχνει ένα φορητό σύστημα διεπαφής εγκεφάλου-υπολογιστή για αποκατάσταση της λειτουργίας των χεριών μετά από εγκεφαλικό. Τα αποτελέσματα της διαφοροποίησης των κινητικών εργασιών επιβεβαιώνουν προκαταρκτικά τη σκοπιμότητα αυτής της συσκευής, η οποία δείχνει μεγάλες δυνατότητες κλινικής εφαρμογής.

Αναφορά: Qin Z, Xu Y, Shu X, et al. eConHand: A Wearable Brain-Computer Interface System for Stroke Rehabilitation[C]// 2019 9th International IEEE/EMBS Conference on Neural Engineering (NER). IEEE, 2019.