Colección de investigación clínica|Un sistema BCI de asistencia basado en EEG portátil para la rehabilitación de accidentes cerebrovasculares

Mar 14, 2023

Fondo de investigación
La combinación de BCI y robot auxiliar es un nuevo tratamiento para la rehabilitación del ictus. Sin embargo, la mayor parte del estudio existente se basa en configuraciones de sistemas complejos, equipos costosos y voluminosos. En este estudio, se diseñó un sistema de interfaz cerebro-computadora de EEG portátil para la rehabilitación de la función de la mano para hacer un ensayo clínico. Este sistema está compuesto por un gorro EEG personalizado, un amplificador comercial y un exoesqueleto de mano. Además, el sistema incluye la interfaz visual para comodidad de los usuarios. El ensayo inscribió a seis participantes sanos y dos pacientes con accidente cerebrovascular para verificar la seguridad y eficacia del sistema.

Método

Para verificar la seguridad y eficacia del sistema, 6 sujetos sanos (1 mujer y 5 hombres, de 23 ± 3 años de edad) de la Universidad Jiao Tong de Shanghai y 2 pacientes con accidente cerebrovascular (todos afectados en la mano derecha) del departamento de rehabilitación del Hospital Huashan fueron reclutados para participar en el estudio. Se llevó a cabo una sesión de entrenamiento de 6-minutos para cada sujeto, en la que los sujetos realizaron una ejecución motora con la mano derecha (acariciar la mano afectada del paciente para intentar un movimiento) de acuerdo con señales visuales. Aparece un rectángulo rojo a la derecha o al centro de la pantalla, que indica la ejecución (o intento) de la acción o el descanso, respectivamente. La tarea tiene una duración de 4 segundos hasta que la cruz blanca desaparece. Se recomienda que los sujetos sanos repitan apretando y extendiendo los puños 3-4 veces, y se instruye a los pacientes con accidente cerebrovascular para que realicen intentos motores durante las tareas motoras. La prueba en línea fue similar a la sesión de entrenamiento, excepto que todos los rectángulos rojos aparecían en el centro de la pantalla, lo que permitía a los sujetos elegir mover la mano (o intentar hacer ejercicio) o descansar a voluntad. Los resultados de las pruebas se proporcionan a los usuarios con comentarios visuales y propioceptivos a través de una pantalla y un exoesqueleto de mano poco después de completar la tarea. Hay tres ejecuciones de prueba en línea, cada una de las cuales contiene 20 pruebas. Cada sujeto puede descansar entre carreras. Se pidió a todos los sujetos que se abstuvieran de cualquier movimiento adicional de los músculos faciales o del brazo durante todo el experimento.

Resultado

La precisión promedio de la capacitación fuera de línea y en línea es 84,91 por ciento y 79,38 por ciento, respectivamente. Siete sujetos tenían una precisión en línea de más del 70 por ciento, cinco más del 80 por ciento y uno más del 90 por ciento.

La perturbación espectral relacionada con eventos (ERSP) mostró quela corteza sensoriomotora se activó en ambas bandas y durante el entrenamiento del movimiento de la mano derecha, con una activación más fuerte en el mismo lado.Mientras tanto, como se esperaba, el estado descontrolado no mostró una activación significativa en los canales C3 o C4. En la prueba en línea, tanto el hemisferio izquierdo como el derecho se activaron para realizar movimientos con la mano derecha.

 

Conclusión

Este estudio demuestra un sistema portátil de interfaz cerebro-computadora para la rehabilitación de la función de la mano después de un accidente cerebrovascular. Los resultados de la diferenciación de tareas motoras confirman preliminarmente la viabilidad de este dispositivo, que muestra un gran potencial de aplicación clínica.

Referencia: Qin Z, Xu Y, Shu X, et al. eConHand: un sistema portátil de interfaz cerebro-computadora para la rehabilitación del accidente cerebrovascular[C]// 2019 9ª Conferencia internacional IEEE/EMBS sobre ingeniería neuronal (NER). IEEE, 2019.