Klinische onderzoekscollectie|Een draagbaar, op EEG gebaseerd ondersteunend BCI-systeem voor revalidatie na een beroerte

Mar 14, 2023

Onderzoeksachtergrond
De combinatie van BCI en hulprobot is een nieuwe behandeling voor revalidatie na een beroerte. Het grootste deel van het bestaande onderzoek is echter gebaseerd op complexe systeemopstellingen, dure en omvangrijke apparatuur. In deze studie wordt een draagbaar EEG-brein-computerinterfacesysteem voor handfunctierevalidatie ontworpen om klinische proeven uit te voeren. Dit systeem bestaat uit een op maat gemaakte EEG-dop, een commerciële versterker en een hand-exoskelet. Bovendien bevat het systeem de visuele interface voor het gemak van gebruikers. De proef omvatte zes gezonde deelnemers en patiënten met twee beroertes om de veiligheid en effectiviteit van het systeem te verifiëren.

Methode

Om de veiligheid en effectiviteit van het systeem te verifiëren, werden 6 gezonde proefpersonen (1 vrouw en 5 mannen, 23 ± 3 jaar oud) van de Shanghai Jiao Tong University en 2 patiënten met een beroerte (allemaal aan de rechterhand aangetast) van de revalidatieafdeling van het Huashan Hospital onderzocht. geworven om deel te nemen aan het onderzoek. Voor elke proefpersoon werd een trainingsessie van 6-minuten gehouden, waarin de proefpersonen motorische uitvoering van de rechterhand uitvoerden (de aangedane hand van de patiënt strelen om een ​​bewegingspoging te doen) op basis van visuele aanwijzingen. Rechts of in het midden van het scherm verschijnt een rode rechthoek die aangeeft dat de actie (of poging) respectievelijk moet worden uitgevoerd. De taak duurt 4 seconden totdat het witte kruis verdwijnt. Het wordt aanbevolen dat gezonde proefpersonen het samenklemmen en strekken van de vuisten 3-4 keer herhalen, en patiënten met een beroerte wordt geïnstrueerd om motorische pogingen te doen tijdens motorische taken. De online test was vergelijkbaar met de trainingssessie, behalve dat alle rode rechthoeken in het midden van het scherm verschenen, waardoor proefpersonen konden kiezen om hun hand (of oefenpoging) te bewegen of naar believen te rusten. Kort na voltooiing van de taak krijgen gebruikers visuele en proprioceptieve feedback via een scherm en exoskelet op de hand. Er zijn drie online testruns, elk met 20 trials. Elk onderwerp mag rusten tussen runs. Alle proefpersonen werd gevraagd om tijdens het experiment af te zien van elke extra gezichts- of armspierbeweging.

Resultaat

De gemiddelde nauwkeurigheid van offline en online training is respectievelijk 84,91 procent en 79,38 procent. Zeven proefpersonen hadden een online nauwkeurigheid van meer dan 70 procent, vijf meer dan 80 procent en één meer dan 90 procent.

Dat toonde de Event-related Spectral Perturbation (ERSP) aande sensomotorische cortex werd geactiveerd in zowel de banden als tijdens de bewegingstraining met de rechterhand, met een sterkere activering aan dezelfde kant.Ondertussen vertoonde de ongecontroleerde toestand, zoals verwacht, geen significante activering op de C3- of C4-kanalen. In de online test werden zowel de linker- als de rechterhersenhelft geactiveerd om rechtshandige bewegingen uit te voeren.

 

Conclusie

Deze studie demonstreert een draagbaar brein-computer-interfacesysteem voor handfunctierevalidatie na een beroerte. De resultaten van motorische taakdifferentiatie bevestigen voorlopig de haalbaarheid van dit apparaat, dat een groot klinisch toepassingspotentieel vertoont.

Referentie: Qin Z, Xu Y, Shu X, et al. eConHand: een draagbaar hersen-computerinterfacesysteem voor revalidatie na een beroerte[C]// 2019 9de internationale IEEE/EMBS-conferentie over neurale engineering (NER). IEEE, 2019.