As prosthetic development moves towards the goal of natural control, harnessing amputees’ inherent ability to learn new motor skills may enable proficiency. This manuscript describes a structured rehabilitation protocol, which includes imitation, repetition, and reinforcement learning strategies, for improved multifunctional prosthetic control.
Fremskritt innen robotsystemer har resultert i proteser for den øvre lem som kan produsere multifunksjonelle bevegelser. Men disse avanserte systemer krever overekstremitet amputerte å lære kompliserte kontrollordninger. Mennesker har evnen til å lære nye bevegelser gjennom imitasjon og andre læringsstrategier. Denne protokollen beskriver en strukturert rehabilitering metode, som inkluderer imitasjon, repetisjon og forsterkning læring, og tar sikte på å vurdere om denne metoden kan forbedre multifunksjonelt protese kontroll. En venstre under albuen amputert, med 4 års erfaring innen protesebruk, deltok i denne undersøkelsen. Protesen brukte var en Michelangelo hånd med håndleddet rotasjon, og de ekstra funksjonene i håndleddet fleksjon og ekstensjon, som tillot flere kombinasjoner av håndbevegelser. Deltakerens Southampton Hånd Assessment Procedure poengsum forbedret 58-71 følgende strukturert trening. Dette tyder på at en strukturert trening protokoll fra ImItasjon, repetisjon og forsterkning kan ha en rolle i å lære å kontrollere en ny protese hånd. En større klinisk studie er imidlertid nødvendig for å støtte disse funnene.
Bytte håndfunksjon i amputerte er en vanskelig oppgave. Koordinerende dyktige håndbevegelser er ikke en medfødt evne, og tar mennesker år for å lære å utvikle. På 1-5 Etter den traumatiske tapet av en hånd, replikere denne evnen ved protese hjelp er ikke en triviell oppgave, og kan kreve en periode med vedvarende læring .
Protese design og grensesnitt metoder for deres kontroll er utsatt for raske teknologiske nyvinninger, med mål om multifunksjonelle kontroll på en naturlig måte. 6 Kompleksiteten i disse kontrollsystemene øker vesentlig for å gi flere funksjoner for amputerte. For å sikre nøyaktig styring av disse systemene, og for å redusere oppgivelse av ny teknologi, må etableres tilstrekkelig opplæring. Dette vil trolig være mer vellykket hvis det er basert på de amputerte 'iboende læringsstrategier.
Vision kan spille en viktig rolle under learning av håndbevegelser. Adferdsstudier har vist at ved å observere andres handlinger 7 eller bruke visuelle signaler 8, funksjonsfriske individer lærer og koordinere nye bevegelser. Gjennom en prosess med observasjon, forståelse og gjennomføring av en observert handling, enkeltpersoner er i stand til å imitere handlingene til andre. Spesifikke kortikale nettverk, som kan omfatte et speil-neuron-systemet (MNS), antas å ligge til grunn av denne evne, og kan ha en rolle i å kontrollere kunstige lemmer. 9-11
Rollen imitasjon kan ikke bare være begrenset til å utføre handlinger som allerede har blitt sett, men sammen med de MNS, tillate kjøring av bevegelser som enda ikke er blitt observert, men ekstrapolert fra observatørens motor repetoire. 12 Ja, imitasjon kan ikke nødvendigvis være en medfødt evne, men en accruement av motoriske ferdigheter over tid som fører til erfarne og avanserte handlinger. 13 strength for å observere handlinger, over bare rett og slett forestille dem, har vist seg å forbedre lære nye oppgaver. 14 Dermed imitasjon kan være en pragmatisk tilnærming til trening amputerte, så tyder det et mål rettet prosess 15, med målet i rehabilitering innstillingen frigi nyttig protese håndfunksjon.
Rehabilitering studier har separat vist at visuelle signaler, for eksempel virtuelle simuleringer av en protese hånd, oppfordrer amputerte under opptrening. 16 I tillegg har bruken av repetisjon når utført på en sperret paradigme vist seg å muliggjøre rask læring av øvre-lem protese kontroll. 17 Mens virtuelle simuleringer har vist seg å være like effektiv som reell kontroll av protese hender i muliggjør sjonshemmet-kropp brukere å kontrollere myoelectric enheter, er 18 deres effekt på amputerte bruker standardiserte utfallsmål ikke klart. Til slutt, hvor protokoller for overekstremitet AMPUtering trening eksisterer, rollen av imitasjon i læring av protese kontroll er ikke eksplisitt diskutert. 19,20
Denne studien tar sikte på forståelse om bruk av imitasjon, i kombinasjon med repetisjon og forsterkning, har en positiv effekt på læring av multifunksjonelle protese kontroll som en del av et strukturert treningsprogram.
Presenteres her er en sak rapport av en transradial amputert som ble opplært til å bruke et multifunksjonelt protese hånd. Deltakeren hadde tidligere blitt vant til å operere tradisjonelle myoelectric proteser. Ved hjelp av visuelle signaler, både i form av imitasjon av en sunn demonstrator og så enkelt datamaskin visuell tilbakemelding, amputasjons raskt forbedret håndtering av sin nye enheten.
Våre funn tyder på at deltakeren i denne studien at strukturert trening bidratt til å bedre kontrollen av et multifunksjonelt protese hånd i løpet av en enkelt økt. Den strukturert program som brukes her var en kombinasjon av imitasjon, repetisjon og forsterkning av håndbevegelser at deltakeren var ikke i stand til å fullføre med sin tradisjonelle protese hånd.
Selv om deltakeren scoret høyere med sin tradisjonelle protese i SHAP test, er det verdt å merke seg at han vanligvis ha…
The authors have nothing to disclose.
Forfatterne ønsker å takke Mr Hans Oppel og hans protese teknikere av Otto Bock Healthcare Products GmbH for produksjon av kontakten som brukes av deltakeren i denne studien. Denne studien ble støttet av European Research Council (ERC) via ERC Advanced Grant DEMOVE (No. 267888), den østerrikske rådet for forskning og teknologiutvikling, og den østerrikske føderale departementet for vitenskap, forskning og økonomi.
Michelangelo Hand | Otto Bock Healthcare Products GmbH, A | 8E500=L-M | |
AxonRotation | Otto Bock Healthcare Products GmbH, A | 9S503 | |
Wrist Flexor | Otto Bock Healthcare Products GmbH, A | – | prototype unit |
AxonMaster | Otto Bock Healthcare Products GmbH, A | 13E500 | |
Electrode | Otto Bock Healthcare Products GmbH, A | 13E200=50AC | |
ScissorFenceElectrodeCarrier | Otto Bock Healthcare Products GmbH, A | – | prototype unit |
Acquisition Software | Otto Bock Healthcare Products GmbH, A | – | prototype unit |
Carbon shaft | Otto Bock Healthcare Products GmbH, A | – | prototype unit |