Колекция от клинични изследвания|Носима EEG-базирана помощна BCI система за рехабилитация след инсулт

Mar 14, 2023

Изследователски фон
Комбинацията от BCI и помощен робот е ново лечение за рехабилитация след инсулт. Повечето от съществуващите проучвания обаче се основават на сложни системни настройки, скъпо и обемисто оборудване. В това проучване носима ЕЕГ интерфейсна система мозък-компютър за рехабилитация на функцията на ръката е предназначена за извършване на клинично изпитване. Тази система се състои от персонализирана EEG капачка, търговски усилвател и ръчен екзоскелет. Освен това системата включва визуален интерфейс за удобство на потребителите. Проучването включва шест здрави участници и двама пациенти с инсулт, за да се провери безопасността и ефективността на системата.

Метод

За да се провери безопасността и ефективността на системата, бяха изследвани 6 здрави субекта (1 жена и 5 мъже на възраст 23±3 години) от Шанхайския университет Jiao Tong и 2 пациенти с инсулт (всички засегнати от дясната ръка) от рехабилитационния отдел на болница Huashan наети да участват в проучването. За всеки субект беше проведена 6-минутна тренировъчна сесия, в която субектите изпълняваха двигателно изпълнение с дясна ръка (удар засегнатата ръка на пациента, за да направи опит за движение) според визуални сигнали. Вдясно или в центъра на екрана се появява червен правоъгълник, който показва съответно изпълнение на действие (или опит) или почивка. Задачата продължава 4 секунди, докато белият кръст изчезне. Препоръчва се здрави субекти да повтарят свиването и разтягането на юмруци 3-4 пъти, а пациентите с инсулт се инструктират да правят двигателни опити по време на двигателни задачи. Онлайн тестът беше подобен на тренировъчната сесия, с изключение на това, че всички червени правоъгълници се появиха в центъра на екрана, което позволи на субектите да изберат да движат ръката си (или да упражняват опит) или да почиват по желание. Резултатите от теста се предоставят на потребителите визуална и проприоцептивна обратна връзка чрез екран и ръчен екзоскелет малко след приключване на задачата. Има три онлайн теста, всеки от които съдържа 20 опита. Всеки субект може да почива между бяганията. Всички субекти бяха помолени да се въздържат от всякакви допълнителни движения на мускулите на лицето или ръцете по време на експеримента.

Резултат

Средната точност на офлайн и онлайн обучението е съответно 84,91 процента и 79,38 процента. Седем субекта са имали онлайн точност над 70 процента, петима над 80 процента и един над 90 процента.

Свързаното със събитието спектрално смущение (ERSP) показа товасензомоторният кортекс се активира и в двете ленти по време на тренировка за движение на дясната ръка, с по-силно активиране от същата страна.Междувременно, както се очакваше, неконтролираното състояние не показа значително активиране нито на C3, нито на C4 каналите. В онлайн теста лявото и дясното полукълбо бяха активирани за извършване на движения с дясна ръка.

 

Заключение

Това проучване демонстрира носима интерфейсна система мозък-компютър за рехабилитация на функцията на ръцете след инсулт. Резултатите от диференцирането на двигателните задачи предварително потвърждават осъществимостта на това устройство, което показва голям потенциал за клинично приложение.

Справка: Qin Z, Xu Y, Shu X, et al. eConHand: Носима интерфейсна система мозък-компютър за рехабилитация след инсулт[C]// 2019 9-та международна IEEE/EMBS конференция по невронно инженерство (NER). IEEE, 2019 г.