Un protocole de rééducation structuré pour l'amélioration Multifonctionnelle prothétique: Une étude de cas
Summary
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.
Abstract
Les progrès dans les systèmes robotiques ont abouti à des prothèses pour le membre supérieur qui peut produire des mouvements multifonctionnels. Cependant, ces systèmes sophistiqués exigent amputés des membres supérieurs à apprendre des systèmes de contrôle complexes. Les humains ont la capacité d'apprendre de nouveaux mouvements à travers l'imitation et d'autres stratégies d'apprentissage. Ce protocole décrit une méthode de rééducation structuré, qui comprend l'imitation, la répétition et l'apprentissage par renforcement, et vise à évaluer si cette méthode peut améliorer le contrôle de prothèse multifonctionnelle. A gauche amputée sous le coude, avec 4 ans d'expérience dans l'utilisation de prothèse, ont pris part à cette étude de cas. La prothèse utilisé une main Michelangelo avec rotation du poignet, et les fonctionnalités ajoutées de flexion du poignet et l'extension, ce qui a permis plus de combinaisons de mouvements de la main. Le score procédure d'évaluation de Southampton main du participant améliorée de 58 à 71 de formation structurée. Cela suggère que d'un protocole de formation structuré de imitation, la répétition et le renforcement peuvent avoir un rôle dans l'apprentissage de contrôler une nouvelle prothèse de main. Une étude clinique plus large est cependant nécessaire pour appuyer ces conclusions.
Introduction
Remplacement de fonction de la main chez les amputés est une entreprise difficile. Coordination des mouvements de main hautement qualifiés est pas une capacité innée, et prend humains ans d'apprendre à développer. 1-5 Après la perte traumatique d'une main, reproduisant cette capacité par des moyens prothétiques est pas une tâche triviale et peut nécessiter une période d'apprentissage soutenue .
Conception de la prothèse et méthodes d'interfaçage pour leur contrôle sont sujettes à des innovations technologiques rapides, avec l'objectif de contrôle multifonctionnel d'une manière naturelle. 6 La complexité de ces systèmes de contrôle augmente sensiblement pour fournir plus de fonctions pour les amputés. Pour assurer un contrôle précis de ces systèmes, et de réduire l'abandon des nouvelles technologies, une formation adéquate doit être établie. Ceci est susceptible d'être plus efficace si elle est basée sur des stratégies d'apprentissage inhérentes des amputés.
Vision peut jouer un rôle important pendant leAVERTISSEMENT des mouvements de la main. Des études comportementales ont montré que, en observant les actions des autres 7 ou 8 en utilisant des signaux visuels, les individus aptes à apprendre et à coordonner les nouveaux mouvements. Grâce à un processus d'observation, la compréhension et l'exécution d'une action observée, les individus sont capables d'imiter les actions des autres. Réseaux corticaux spécifiques, qui peuvent inclure un système des neurones miroirs (MNS), sont soupçonnés être à l'origine de cette capacité, et peuvent avoir un rôle dans le contrôle des prothèses. 9-11
Le rôle de l'imitation pourrait ne pas se limiter à l'exécution de mesures qui ont déjà été vus, mais avec les MNS, permettre l'exécution de mouvements qui ne l'ont pas encore été observées, mais extrapolées à partir du moteur de repetoire de l'observateur. 12 En effet, l'imitation peut pas nécessairement soit une capacité innée, mais un accruement des habiletés motrices au fil du temps qui mènent à des actions expérimentés et sophistiqués. Le 13 strength d'observer les actions, plus simplement les imaginer, a été montré pour améliorer l'apprentissage de nouvelles tâches. 14 Ainsi, l'imitation peut-être une approche pragmatique aux amputés de formation, comme preuve suggère un processus dirigé de but 15, avec la cible dans le cadre de la réhabilitation de permettre la fonction prothétique utiles à la main.
Études de réhabilitation ont séparément montré que des repères visuels, tels que des simulations virtuelles d'une prothèse de main, encouragent amputés pendant la formation de réadaptation. 16 En outre, l'utilisation de la répétition lorsqu'ils sont menés dans un paradigme bloqué a été montré pour permettre un apprentissage rapide du haut-prothèse contrôle. Alors que 17 simulations virtuelles ont été prouvées pour être aussi efficace que le contrôle réel des prothèses de mains en permettant aux utilisateurs abled-corps pour contrôler des appareils myoélectriques, 18 leur effet sur les personnes amputées en utilisant des mesures normalisées des résultats est pas claire. Enfin, où les protocoles pour AMPU branche supérieurela formation de mise en existe, le rôle de l'imitation dans l'apprentissage du contrôle prothétique est pas explicitement discuté. 19,20
Cette étude vise à comprendre si l'utilisation de l'imitation, en combinaison avec la répétition et le renforcement, a un impact positif sur l'apprentissage du contrôle prothétique multifonctionnel dans le cadre d'un programme de formation structuré.
Présenté ici est un rapport d'une personne amputée transradiale qui a été formé à utiliser une prothèse de main multifonctionnelle de cas. Le participant avait déjà pris l'habitude de fonctionner prothèses myo-électriques traditionnelles. Utilisation de repères visuels, à la fois sous la forme d'imitation d'un démonstrateur en bonne santé et un retour visuel de l'ordinateur aussi simple, l'amputé rapidement amélioré la manipulation de son nouveau dispositif.
Protocol
Representative Results
Discussion
Nos résultats suggèrent pour le participant dans cette étude que la formation structurée a permis d'améliorer le contrôle d'une prothèse de main multifonctionnel au cours d'une seule session. Le programme structuré utilisé ici est une combinaison de l'imitation, la répétition et le renforcement des mouvements de la main que le participant n'a pas été en mesure de terminer avec sa prothèse de main traditionnelle.
Bien que le participant a reçu plus élevé a…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Les auteurs tiennent à remercier M. Hans Oppel et ses techniciens prothésistes de Otto Bock Healthcare Products GmbH pour la fabrication du socket utilisé par le participant à cette étude. Cette étude a été soutenue financièrement par le Conseil européen de la recherche (ERC) via l'ERC avancée Grant DEMOVE (n ° 267888), le Conseil autrichien pour la recherche et le développement de la technologie, et le ministère fédéral autrichien de la science, de la recherche et l'économie.
Materials
| 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 |
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