Klinisk forskningssamling|Et bærbart EEG-basert Assistive BCI-system for slagrehabilitering

Mar 14, 2023

Forskningsbakgrunn
Kombinasjonen av BCI og hjelperobot er en ny behandling for slagrehabilitering. Det meste av den eksisterende studien er imidlertid basert på komplekse systemoppsett, dyrt og klumpete utstyr. I denne studien er et bærbart EEG-hjerne-datamaskin-grensesnittsystem for håndfunksjonsrehabilitering designet for å utføre kliniske forsøk. Dette systemet består av tilpasset EEG-hette, kommersiell forsterker og håndeksoskjelett. I tillegg inkluderer systemet det visuelle grensesnittet for brukerens bekvemmelighet. Studien inkluderte seks friske deltakere og to slagpasienter for å verifisere sikkerheten og effektiviteten til systemet.

Metode

For å verifisere sikkerheten og effektiviteten til systemet ble 6 friske forsøkspersoner (1 kvinne og 5 menn, i alderen 23±3 år) fra Shanghai Jiao Tong University og 2 slagpasienter (alle høyrehåndspåvirket) fra rehabiliteringsavdelingen ved Huashan Hospital. rekruttert til å delta i studien. En 6- minutters treningsøkt ble gjennomført for hvert forsøksperson, der forsøkspersonene utførte høyrehånds motorisk utførelse (slagpasientens berørte hånd for å gjøre et bevegelsesforsøk) i henhold til visuelle signaler. Et rødt rektangel vises på høyre eller midten av skjermen, som indikerer henholdsvis utførelse av handling (eller forsøk) eller hvile. Oppgaven varer i 4 sekunder til det hvite krysset forsvinner. Det anbefales at friske forsøkspersoner gjentar å knytte og strekke nevene 3-4 ganger, og slagpasienter instrueres om å gjøre motoriske forsøk under motoriske oppgaver. Den elektroniske testen lignet på treningsøkten, bortsett fra at alle røde rektangler dukket opp i midten av skjermen, noe som gjorde at forsøkspersonene kunne velge å bevege hånden (eller treningsforsøket) eller hvile etter eget ønske. Testresultater gis til brukere visuell og proprioseptiv tilbakemelding via en skjerm og håndeksoskjelett kort tid etter at oppgaven er fullført. Det er tre online testkjøringer, som hver inneholder 20 forsøk. Hvert emne kan hvile mellom løpene. Alle forsøkspersonene ble bedt om å avstå fra ytterligere ansikts- eller armmuskelbevegelser gjennom hele eksperimentet.

Resultat

Gjennomsnittlig nøyaktighet for offline og nettbasert opplæring er henholdsvis 84,91 prosent og 79,38 prosent. Syv forsøkspersoner hadde nettnøyaktighet på mer enn 70 prosent, fem mer enn 80 prosent, og en mer enn 90 prosent.

Event-relatert Spectral Perturbation (ERSP) viste detden sensorimotoriske cortex ble aktivert i både og bånd under høyrehåndsbevegelsestrening, med sterkere aktivering på samme side.I mellomtiden, som forventet, viste den ukontrollerte tilstanden ingen signifikant aktivering på verken C3- eller C4-kanalene. I onlinetesten ble både venstre og høyre hjernehalvdel aktivert for å utføre høyrehendte bevegelser.

 

Konklusjon

Denne studien demonstrerer et bærbart hjerne-datamaskin-grensesnittsystem for håndfunksjonsrehabilitering etter hjerneslag. Resultatene av differensiering av motoriske oppgaver bekrefter foreløpig gjennomførbarheten til denne enheten, som viser et stort klinisk brukspotensial.

Referanse: Qin Z, Xu Y, Shu X, et al. eConHand: A Wearable Brain-Computer Interface System for Stroke Rehabilitation[C]// 2019 9th International IEEE/EMBS Conference on Neural Engineering (NER). IEEE, 2019.