Coleção de Pesquisa Clínica|Um sistema assistivo de BCIs baseado em EEG para reabilitação de AVC

Mar 14, 2023

Histórico de pesquisa
A combinação de BCI e robô auxiliar é um novo tratamento para reabilitação de AVC. No entanto, a maior parte do estudo existente é baseada em configurações de sistemas complexos, equipamentos caros e volumosos. Neste estudo, um sistema de interface cérebro-computador de EEG vestível para reabilitação da função manual foi projetado para fazer testes clínicos. Este sistema é composto por boné EEG personalizado, amplificador comercial e exoesqueleto de mão. Além disso, o sistema inclui a interface visual para comodidade dos usuários. O estudo recrutou seis participantes saudáveis ​​e dois pacientes com AVC para verificar a segurança e eficácia do sistema.

Método

Para verificar a segurança e a eficácia do sistema, 6 indivíduos saudáveis ​​(1 mulher e 5 homens, com idade de 23 ± 3 anos) da Universidade Shanghai Jiao Tong e 2 pacientes com AVC (todos afetados pela mão direita) do departamento de reabilitação do Hospital Huashan foram recrutados para participar do estudo. Uma sessão de treinamento de 6-minutos foi realizada para cada sujeito, na qual os sujeitos realizaram execução motora da mão direita (acariciar a mão afetada do paciente para fazer uma tentativa de movimento) de acordo com dicas visuais. Um retângulo vermelho aparece à direita ou no centro da tela, indicando a execução da ação (ou tentativa) ou descanso, respectivamente. A tarefa dura 4 segundos até que a cruz branca desapareça. Recomenda-se que indivíduos saudáveis ​​repitam cerrar e estender os punhos 3-4 vezes, e pacientes com AVC sejam instruídos a fazer tentativas motoras durante tarefas motoras. O teste online foi semelhante à sessão de treinamento, exceto que todos os retângulos vermelhos apareceram no centro da tela, o que permitiu que os sujeitos escolhessem mover a mão (ou tentativa de exercício) ou descansar à vontade. Os resultados do teste são fornecidos aos usuários com feedback visual e proprioceptivo por meio de uma tela e exoesqueleto de mão logo após a conclusão da tarefa. Existem três execuções de teste online, cada uma contendo 20 tentativas. Cada sujeito pode descansar entre as corridas. Todos os indivíduos foram convidados a abster-se de qualquer movimento muscular facial ou do braço adicional durante o experimento.

Resultado

A precisão média do treinamento offline e online é de 84,91% e 79,38%, respectivamente. Sete indivíduos tiveram precisão online de mais de 70 por cento, cinco mais de 80 por cento e um mais de 90 por cento.

A perturbação espectral relacionada ao evento (ERSP) mostrou queo córtex sensório-motor foi ativado em ambas as bandas durante o treinamento do movimento da mão direita, com ativação mais forte no mesmo lado.Enquanto isso, como esperado, o estado descontrolado não apresentou ativação significativa nos canais C3 ou C4. No teste online, os hemisférios esquerdo e direito foram ativados para realizar movimentos com a mão direita.

 

Conclusão

Este estudo demonstra um sistema vestível de interface cérebro-computador para reabilitação da função manual após AVC. Os resultados da diferenciação de tarefas motoras confirmam preliminarmente a viabilidade desse dispositivo, que apresenta grande potencial de aplicação clínica.

Referência: Qin Z, Xu Y, Shu X, et al. eConHand: A Wearable Brain-Computer Interface System for Stroke Rehabilitation[C]// 2019 9a Conferência Internacional IEEE/EMBS sobre Engenharia Neural (NER). IEEE, 2019.