Zbirka kliničkih istraživanja|Nosivi EEG-bazirani asistivni BCI sistem za rehabilitaciju moždanog udara

Mar 14, 2023

Pozadina istraživanja
Kombinacija BCI i pomoćnog robota je novi tretman za rehabilitaciju moždanog udara. Međutim, većina postojećih studija zasnovana je na složenim sistemskim postavkama, skupoj i glomaznoj opremi. U ovoj studiji, nosivi EEG sistem interfejsa mozak-kompjuter za rehabilitaciju funkcije ruke dizajniran je za kliničko ispitivanje. Ovaj sistem se sastoji od prilagođene EEG kapice, komercijalnog pojačala i ručne egzoskeleta. Pored toga, sistem uključuje vizuelni interfejs za udobnost korisnika. Ispitivanje je uključilo šest zdravih učesnika i dva pacijenta sa moždanim udarom kako bi se potvrdila sigurnost i efikasnost sistema.

Metoda

Da bi se potvrdila sigurnost i efikasnost sistema, 6 zdravih ispitanika (1 žena i 5 muškaraca, starosti 23±3 godine) sa Šangajskog univerziteta Jiao Tong i 2 pacijenta sa moždanim udarom (sva desna šaka) sa odeljenja za rehabilitaciju bolnice Huashan su bila regrutovana da učestvuje u studiji. Za svaki ispitanik je sprovedena 6-minutna sesija treninga u kojoj su subjekti izvodili motoričku egzekuciju desne ruke (zahvaćena šaka pacijenta da bi pokušala pokret) prema vizuelnim signalima. Crveni pravougaonik se pojavljuje na desnoj ili središnjoj strani ekrana, što ukazuje na izvršenje radnje (ili pokušaj) odnosno odmor. Zadatak traje 4 sekunde dok bijeli križ ne nestane. Preporučuje se da zdravi subjekti ponove stezanje i ispružanje šaka 3-4 puta, a pacijenti sa moždanim udarom su upućeni da prave motoričke pokušaje tokom motoričkih zadataka. Online test je bio sličan treningu, osim što su se svi crveni pravokutnici pojavili u sredini ekrana, što je omogućilo subjektima da izaberu da pomjere ruku (ili pokušaj vježbanja) ili da se odmore po želji. Rezultati testa se pružaju korisnicima vizuelne i proprioceptivne povratne informacije putem ekrana i egzoskeleta ruke ubrzo nakon završetka zadatka. Postoje tri online probne vožnje, od kojih svaka sadrži 20 pokušaja. Svaki subjekt može odmarati između trčanja. Svi subjekti su zamoljeni da se suzdrže od bilo kakvog dodatnog pokreta mišića lica ili ruku tokom eksperimenta.

Rezultat

Prosječna preciznost offline i online treninga je 84,91 posto i 79,38 posto, respektivno. Sedam ispitanika je imalo onlajn tačnost veću od 70 odsto, pet više od 80 odsto, a jedan više od 90 odsto.

Spektralna perturbacija u vezi sa događajima (ERSP) je to pokazalasenzomotorni korteks je aktiviran u oba i traka tokom treninga pokreta desne ruke, sa jačom aktivacijom na istoj strani.U međuvremenu, kako se i očekivalo, nekontrolisano stanje nije pokazalo značajnu aktivaciju ni na C3 ni na C4 kanalima. U online testu, i lijeva i desna hemisfera bile su aktivirane za izvođenje pokreta desnom rukom.

 

Zaključak

Ova studija demonstrira nosivi sistem interfejsa između mozga i računara za rehabilitaciju funkcije ruke nakon moždanog udara. Rezultati diferencijacije motoričkih zadataka preliminarno potvrđuju izvodljivost ovog uređaja, koji pokazuje veliki potencijal kliničke primjene.

Referenca: Qin Z, Xu Y, Shu X, et al. eConHand: Nosivi sistem interfejsa mozak-kompjuter za rehabilitaciju moždanog udara[C]// 2019 9. Međunarodna IEEE/EMBS konferencija o neuronskom inženjeringu (NER). IEEE, 2019.