Context de cercetare
Combinația dintre BCI și robotul auxiliar este un nou tratament pentru reabilitarea accidentului vascular cerebral. Cu toate acestea, cea mai mare parte a studiului existent se bazează pe configurații complexe ale sistemului, echipamente scumpe și voluminoase. În acest studiu, un sistem de interfață EEG purtabil creier-computer pentru reabilitarea funcției mâinii este proiectat pentru a face studii clinice. Acest sistem este compus din capac EEG personalizat, amplificator comercial și exoschelet de mână. În plus, sistemul include interfața vizuală pentru confortul utilizatorilor. Studiul a înrolat șase participanți sănătoși și doi pacienți cu accident vascular cerebral pentru a verifica siguranța și eficacitatea sistemului.
Metodă
Pentru a verifica siguranța și eficacitatea sistemului, au fost 6 subiecți sănătoși (1 femeie și 5 bărbați, cu vârsta de 23±3 ani) de la Universitatea Jiao Tong din Shanghai și 2 pacienți cu AVC (toată mâna dreaptă afectată) din departamentul de reabilitare al Spitalului Huashan. recrutat pentru a participa la studiu. Pentru fiecare subiect s-a desfășurat o sesiune de antrenament de 6-minute, în care subiecții au efectuat execuție motrică cu mâna dreaptă (mâna afectată a pacientului cu accident vascular cerebral pentru a face o încercare de mișcare) conform indicațiilor vizuale. Un dreptunghi roșu apare în dreapta sau în centrul ecranului, indicând executarea acțiunii (sau încercarea) sau, respectiv, odihnă. Sarcina durează 4 secunde până când crucea albă dispare. Se recomandă ca subiecții sănătoși să repete strângerea și întinderea pumnilor de 3-4 ori, iar pacienții cu AVC sunt instruiți să facă încercări motorii în timpul sarcinilor motorii. Testul online a fost similar cu sesiunea de antrenament, cu excepția faptului că toate dreptunghiurile roșii apăreau în centrul ecranului, ceea ce permitea subiecților să aleagă să-și miște mâna (sau să încerce exerciții fizice) sau să se odihnească în voie. Rezultatele testelor sunt furnizate utilizatorilor feedback vizual și proprioceptiv prin intermediul unui ecran și al exoscheletului manual, la scurt timp după finalizarea sarcinii. Există trei teste online, fiecare conținând 20 de încercări. Fiecare subiect se poate odihni între curse. Tuturor subiecților li s-a cerut să se abțină de la orice mișcare suplimentară a mușchilor faciali sau ale brațului pe parcursul experimentului.
Rezultat
Precizia medie a instruirii offline și online este de 84,91% și, respectiv, 79,38%. Șapte subiecți au avut o acuratețe online de peste 70 la sută, cinci mai mult de 80 la sută și unul mai mult de 90 la sută.
Perturbarea spectrală legată de evenimente (ERSP) a arătat astacortexul senzoriomotor a fost activat în ambele benzi și în timpul antrenamentului cu mișcarea mâinii drepte, cu activare mai puternică pe aceeași parte.Între timp, așa cum era de așteptat, starea necontrolată nu a arătat nicio activare semnificativă pe canalele C3 sau C4. În testul online, atât emisfera stângă, cât și cea dreaptă au fost activate pentru a efectua mișcări cu mâna dreaptă.
Concluzie
Acest studiu demonstrează un sistem de interfață purtabil creier-calculator pentru reabilitarea funcției mâinii după un accident vascular cerebral. Rezultatele diferențierii sarcinilor motorii confirmă preliminar fezabilitatea acestui dispozitiv, care prezintă un mare potențial de aplicare clinică.
Referință: Qin Z, Xu Y, Shu X și colab. eConHand: A Wearable Brain-Computer Interface System for Stroke Rehabilitation[C]// 2019 9a-a Conferință internațională IEEE/EMBS privind inginerie neuronală (NER). IEEE, 2019.
