Bộ sưu tập nghiên cứu lâm sàng|Hệ thống BCIs hỗ trợ dựa trên điện não đồ có thể đeo được để phục hồi chức năng sau đột quỵ

Mar 14, 2023

bối cảnh nghiên cứu
Sự kết hợp giữa BCI và robot phụ trợ là một phương pháp điều trị mới phục hồi chức năng sau đột quỵ. Tuy nhiên, hầu hết các nghiên cứu hiện tại đều dựa trên các thiết lập hệ thống phức tạp, thiết bị đắt tiền và cồng kềnh. Trong nghiên cứu này, một hệ thống giao diện não-máy tính EEG có thể đeo được để phục hồi chức năng tay được thiết kế để thực hiện thử nghiệm lâm sàng. Hệ thống này bao gồm nắp EEG tùy chỉnh, bộ khuếch đại thương mại và bộ xương ngoài bằng tay. Ngoài ra, hệ thống bao gồm giao diện trực quan để thuận tiện cho người dùng. Thử nghiệm đã tuyển chọn sáu người tham gia khỏe mạnh và hai bệnh nhân đột quỵ để xác minh tính an toàn và hiệu quả của hệ thống.

Phương pháp

Để xác minh tính an toàn và hiệu quả của hệ thống, 6 đối tượng khỏe mạnh (1 nữ và 5 nam, tuổi 23 ± 3) từ Đại học Jiao Tong Thượng Hải và 2 bệnh nhân đột quỵ (tất cả đều bị ảnh hưởng ở tay phải) từ khoa phục hồi chức năng của Bệnh viện Huashan đã được thử nghiệm. tuyển chọn tham gia nghiên cứu. Một buổi huấn luyện kéo dài 6-phút đã được tiến hành cho từng đối tượng, trong đó các đối tượng thực hiện động tác vận động của tay phải (vuốt bàn tay bị ảnh hưởng của bệnh nhân để thực hiện nỗ lực cử động) theo các dấu hiệu trực quan. Một hình chữ nhật màu đỏ xuất hiện ở bên phải hoặc giữa màn hình, tương ứng biểu thị hành động thực hiện (hoặc cố gắng) hoặc nghỉ ngơi. Nhiệm vụ kéo dài trong 4 giây cho đến khi chữ thập màu trắng biến mất. Các đối tượng khỏe mạnh nên lặp lại động tác nắm chặt và mở rộng nắm đấm 3-4 lần, và bệnh nhân đột quỵ được hướng dẫn thực hiện các nỗ lực vận động trong các nhiệm vụ vận động. Bài kiểm tra trực tuyến tương tự như buổi đào tạo, ngoại trừ tất cả các hình chữ nhật màu đỏ xuất hiện ở giữa màn hình, cho phép các đối tượng lựa chọn di chuyển tay (hoặc cố gắng tập thể dục) hoặc nghỉ ngơi theo ý muốn. Kết quả kiểm tra được cung cấp cho người dùng thông tin phản hồi trực quan và quyền sở hữu thông qua màn hình và bộ xương ngoài của bàn tay ngay sau khi hoàn thành nhiệm vụ. Có ba lần chạy thử nghiệm trực tuyến, mỗi lần có 20 lần thử nghiệm. Mỗi đối tượng có thể nghỉ ngơi giữa các lần chạy. Tất cả các đối tượng được yêu cầu hạn chế bất kỳ chuyển động cơ mặt hoặc cánh tay bổ sung nào trong suốt quá trình thử nghiệm.

Kết quả

Độ chính xác trung bình của đào tạo ngoại tuyến và trực tuyến lần lượt là 84,91 phần trăm và 79,38 phần trăm . Bảy đối tượng có độ chính xác trực tuyến hơn 70 phần trăm, năm đối tượng hơn 80 phần trăm và một đối tượng hơn 90 phần trăm.

Nhiễu loạn quang phổ liên quan đến sự kiện (ERSP) cho thấy rằngvỏ não cảm biến vận động được kích hoạt ở cả hai bên và các dải trong quá trình luyện tập cử động tay phải, với sự kích hoạt mạnh hơn ở cùng một bên.Trong khi đó, đúng như dự đoán, trạng thái không được kiểm soát cho thấy không có sự kích hoạt đáng kể nào trên kênh C3 hoặc C4. Trong bài kiểm tra trực tuyến, cả bán cầu não trái và phải đều được kích hoạt để thực hiện các động tác thuận tay phải.

 

Phần kết luận

Nghiên cứu này chứng minh một hệ thống giao diện não-máy tính có thể đeo được để phục hồi chức năng tay sau đột quỵ. Kết quả phân biệt nhiệm vụ vận động xác nhận sơ bộ tính khả thi của thiết bị này, điều này cho thấy tiềm năng ứng dụng lâm sàng rất lớn.

Tham khảo: Qin Z, Xu Y, Shu X, et al. eConHand: Hệ thống giao diện máy tính-não có thể đeo được để phục hồi chức năng sau đột quỵ[C]// 2019 9Hội nghị IEEE/EMBS quốc tế về kỹ thuật thần kinh (NER). IEEE, 2019.