Antrenamentul extremităților superioare urmat de antrenamentul extremităților inferioare cu un sistem de reabilitare Brain-Computer Interface

Reabilitarea accidentului vascular cerebral rămâne o problemă semnificativă de sănătate la nivel mondial, care afectează ratele de mortalitate și dizabilități, în ciuda progreselor în prevenire și tratament. Recuperarea motorie după un accident vascular cerebral este adesea inadecvată, mulți supraviețuitori se confruntă cu deficiențe ale membrelor superioare și inferioare care afectează activitățile zilnice. Interfețele creier-calculator (BCI) oferă o cale promițătoare pentru reabilitarea motorie, utilizând activitatea neuronală pentru a controla dispozitivele externe.

Acest studiu investighează eficacitatea unui sistem BCI care utilizează imagini motorii, stimulare electrică funcțională (FES) și feedback vizual folosind un avatar 3D în îmbunătățirea funcției atât a extremităților superioare, cât și inferioare la pacienții cu AVC. Nouăsprezece participanți au fost supuși unor tratamente BCI consecutive, cu evaluări efectuate înainte și după fiecare tratament pentru a evalua rezultatele funcționale.

Citiți articolul original în frontiere

Studiul a implementat o abordare nouă de terapie pentru pacienții cu AVC, utilizând tehnologia Brain-Computer Interface (BCI) combinată cu stimularea electrică funcțională (FES) și feedback vizual realist 3D avatar. Pacienții au purtat capace EEG fără fir cu 16 electrozi activi care acoperă cortexul senzoriomotor în timpul sesiunilor de terapie. Pentru terapia extremităților superioare (UE), pacienții stăteau cu antebrațele sprijinite pe un birou cu electrozi FES de suprafață atașați de extensorii încheieturii mâinii. În timpul terapiei extremităților inferioare (LE), pacienții s-au așezat cu piciorul afectat ușor ridicat, iar electrozii FES au fost plasați pe dorsiflexorii încheieturii mâinii și piciorului.

Terapia Imaginii Motore îmbunătățită cu BCI arată rezultate promițătoare în evaluările clinice

În timpul ședințelor de terapie, pacienții s-au angajat în sarcini de imagine motorie (IM), imaginându-și flexia dorsală a părții respective. BCI a furnizat feedback vizual și proprioceptiv sincron dacă instrucțiunea MI se potrivea cu partea MI clasificată. Sesiunile de terapie au constat în trei curse cu câte 40 de încercări MI fiecare, iar datele EEG au fost folosite pentru a antrena clasificatorul. Evaluările clinice au inclus scale precum evaluarea Fugl-Meyer (FMA), indicele Barthel (BI), scara Ashworth modificată (MAS), testul de mers pe 10 metri (10MWT) și testul Timed Up and Go (TUG). Au fost efectuate analize statistice pentru a evalua modificările scalelor clinice și performanța BCI.

Studiul dezvăluie caracteristicile cheie ale pacientului și parametrii de tratament în reabilitarea accidentului vascular cerebral

Caracteristicile inițiale ale pacienților au arătat o vârstă medie de 53,1 ani, cu un timp median de la accident vascular cerebral de 23,6 luni. Majoritatea pacienților au avut un accident vascular cerebral ischemic cu diferite locații ale leziunilor. Scorul mediu FMA-UE înainte de tratamentul UE a fost de 19,0 puncte. Timpul mediu dintre tratamente a fost de 7,4 luni, cu o viteză mediană de mers de 1,2 m/s înainte de tratamentul LE. Analizele statistice au urmărit să evalueze efectele învățării MI și relația dintre performanța BCI în timpul tratamentelor UE și LE, cu valorile p corectate pentru multiplicitate.

Îmbunătățiri după tratamentele BCI pentru extremitățile superioare și inferioare

Studiul a observat îmbunătățiri ale funcției motorii și ale activităților zilnice ale pacienților cu AVC supuși unor tratamente de interfață creier-computer (BCI) pentru extremitățile superioare (UE) și extremitățile inferioare (LE). Pentru tratamentul UE, pacienții au prezentat creșteri semnificative ale scorurilor Fugl-Meyer Assessment for Upper Extremity (FMA-UE) (p < 0,001), scorurile indicelui Barthel (BI) (p < 0,001) și reduceri ale spasticității încheieturii mâinii și degetelor (p < <0,001). 0,001). În mod similar, tratamentul cu LE a dus la îmbunătățirea vitezei de mers (p = 0,001), scoruri BI (p = 0,049) și la reducerea spasticității gleznei (p = 0,011). Scurtați cu AI

Au fost atinse praguri relevante din punct de vedere clinic pentru FMA-UE, BI, Scala Ashworth modificată (MAS), Testul de mers pe 10 metri (10MWT) și Testul Timed Up and Go (TUG). Nu au existat diferențe semnificative în modificările BI și FMA-UE între tratamentele UE și LE, dar tratamentul combinat a arătat îmbunătățiri semnificative atât în ​​FMA-UE (p = 0,002) cât și BI (p = 0,007). Performanța BCI s-a îmbunătățit în timpul sesiunilor de tratament UE (p = 0,020), dar nu și în timpul sesiunilor de tratament LE (p = 0,102). Performanța mediană a BCI a fost mai mare în LE comparativ cu tratamentul UE (p = 0,020), cu o corelație moderată între performanța UE și LE BCI (ρ = 0,614, p = 0,020). Scurtat cu AI

Studiul a evaluat efectele tratamentelor Brain-Computer Interface (BCI) asupra funcției motorii ale extremităților superioare (UE) și inferioare (LE) la pacienții cu AVC. Pentru tratamentul UE, a fost utilizat Evaluarea Fugl-Meyer pentru Extremitatea Superioară (FMA-UE), arătând o îmbunătățire medie semnificativă de 4,2 puncte, cu o îmbunătățire medie de 22%. Majoritatea pacienților, în ciuda afectării severe, au demonstrat o îmbunătățire notabilă. În plus, Activitățile de viață zilnică (ADL) și spasticitatea încheieturii mâinii s-au îmbunătățit, chiar și la pacientul care nu a prezentat îmbunătățiri FMA-UE. În mod similar, tratamentul cu LE a arătat o viteză de mers îmbunătățită (10MWT) cu 0,15 m/s în medie, cu o îmbunătățire cu 23%. De asemenea, pacienții s-au îmbunătățit în ADL și a scăzut spasticitatea gleznei.

Studiul a evidențiat îmbunătățiri comparabile cu studiile anterioare BCI, deși utilizând formare bilaterală și mecanisme diferite de feedback. În ciuda deficiențelor severe, pacienții au arătat motivație și progrese semnificative atât în ​​tratamentul UE, cât și în LE. Mai mult, studiul a relevat îmbunătățiri susținute ale funcției motorii chiar și după încetarea tratamentului. Pacienții au raportat dovezi anecdotice privind îmbunătățirea activităților zilnice, a mobilității și a calității vieții.

Studiile viitoare urmăresc să exploreze sesiunile de tratament extinse și variațiile intensității antrenamentului. În special, pacienții au demonstrat învățarea și îmbunătățirea performanței MI în timp, indicând capacități intrinseci pentru utilizarea BCI. Deși performanța BCI a fost în general mai mare în timpul tratamentului cu LE, aceasta s-a corelat cu performanța tratamentului UE, sugerând factori consecvenți specifici pacientului care influențează performanța BCI. Precizia clasificării pentru controlul BCI a depășit pragurile de semnificație, comparabile cu performanța la indivizii sănătoși, arătând fezabilitatea și eficacitatea intervențiilor BCI în reabilitarea accidentului vascular cerebral.

Studiul identifică limitări în cercetarea de formare a interfeței creier-computer la nivelul extremităților superioare

Studiul actual recunoaște anumite limitări care ar trebui abordate în cercetările viitoare. Deși îmbunătățirile după antrenamentul Brain-Computer Interface (BCI) ale extremității superioare (UE) se aliniază cu constatările din literatura existentă, lipsa unui grup separat UE BCI ca control limitează capacitatea de a compara îmbunătățirile obținute de pacienții supuși atât UE, cât și extremitatea inferioară. (LE) Antrenament BCI împotriva celor care urmează exclusiv formare LE BCI. În plus, în timp ce eșantionul de pacient prezintă eterogenitate în ceea ce privește tipul de accident vascular cerebral și localizarea leziunii, dimensiunea sa rămâne mică, necesitând cohorte mai mari pentru perspective mai cuprinzătoare asupra îmbunătățirilor observate și corelarea acestora cu caracteristicile accidentului vascular cerebral.

Monitorizarea în timp real dezvăluie rolul neuroplasticității în recuperarea funcțională

Sebastián-Romagosa și colab. (2020b) evidențiază potențialul unic al terapiilor BCI de a monitoriza activitatea creierului în timpul tratamentului, oferind perspective asupra mecanismelor de neuroplasticitate care conduc la îmbunătățiri funcționale. În studiul actual, 19 pacienți cu accident vascular cerebral au fost supuși unui antrenament BCI care implică imagini motorii (MI), stimulare electrică funcțională (FES) și un avatar 3D pe parcursul a 25 de sesiuni fiecare pentru extremitățile superioare și inferioare.

Feedback în timp real a fost oferit prin FES și avatar. Au fost observate îmbunătățiri semnificative ale extremităților vizate și ale activităților zilnice post-UE BCI, inclusiv îmbunătățiri ale funcției motorii și reduceri ale spasticității. Tratamentul ulterior LE BCI a îmbunătățit și mai mult spasticitatea gleznei, mobilitatea, echilibrul și viteza de mers, indicând beneficii suplimentare ale tratamentelor secvențiale.

Accesibilitatea datelor este restricționată din cauza reglementărilor privind confidențialitatea, iar cererile de acces la seturi de date ar trebui direcționate către partea responsabilă. A fost obținută aprobarea etică, iar participanții au furnizat consimțământul informat. Finanțarea pentru studiu a fost oferită de FFG, Austria.

Citiți articolul original în frontiere