IEEE trans:基于康复机器人的艾滋病人相关运动和认知障碍神经康复评估

2021-04-30 MedSci原创 MedSci原创

全世界有近3700万艾滋病病毒感染者(PLWH)。现代社会,PLWH生存年龄增加,HIV相关神经认知障碍(HAND)成为了新的挑战。PLWH所经历的损伤已被证明会影响日常生活活动(IADL

 全世界有近3700万艾滋病病毒感染(PLWH)。现代社会,PLWH生存年龄增加,HIV相关神经认知障碍(HAND)成为了新的挑战。PLWH所经历的损伤已被证明会影响日常生活活动(IADL)。超过80%的PLWH至少涉及一种损伤。这些缺陷通常与执行功能、记忆和视觉空间域的损伤有关。PLWH在步态、协调、上肢精细运动技能和力量等方面也会出现运动损伤,一项研究中69%的PLWH至少出现一种运动损伤。因此,迫切需要有效的神经康复策略来减缓或治疗PLWH运动功能衰退。这项研究证明机器人方法在评估PLWH损伤中的实用性。并衡量基于机器人的指标与PLWH中使用的临床评估之间的关系。

认知评估包括颜色痕迹测验、数字符号编码(WAIS-III)®), 蒙特利尔认知评估(MoCA)和国际艾滋病痴呆量表(IHDS)。这些测试之前都在PLWH中进行过,以测量神经认知障碍、。选择这些测试是为了反映受艾滋病毒影响的认知领域。运动评估测试粗大运动功能、精细运动功能和力量。它们包括箱块试验(BBT)、槽钉板试验(GP)和握力试验。

本研究中使用的是触觉治疗机器人,这是一种用于上肢中风康复的单自由度机器人。用户通过操纵一个垂直安装的曲柄手柄来操作,曲柄手柄上装有力传感器和光学编码器。出于评估目的,它在重力补偿模式下运行,该模式使用力传感器作为比例积分微分(PID)控制器的输入,用户操纵手柄时提供没有阻力或辅助的感觉。轨迹跟踪任务旨在评估上肢运动性能。一次试验包括用户向前和向后移动曲柄臂,沿着垂直滚动的正弦曲线路径移动15秒。这个任务在一次训练试验后重复15次。患者进行N-back测验和空间跨度测验。机器人的指标可以区分有和没有中度执行功能损伤或上肢运动损伤的受试者,所有研究受试者根据其运动和认知状态根据临床评分标准进行分类。受试者群体在BBT和GP上均表现出运动障碍。

Fig. 1. - The Haptic Theradrive, a one degree-of-freedom rehabilitation robot system used in this study. Image used with permission from [38].

机器人

共有21名受试者——13名男性和8名女性参与了这项研究。六名受试者有中风史。HIV和HIV卒中组的平均年龄为56.2岁±5.4岁,54.2岁±8.1岁,16名受试者根据BBT评分至少有一条肢体出现中度运动障碍。在临床运动评估中,HIV和HIV中风组之间或肢体之间没有统计学上的显著差异。仅HIV组的两条肢体的轨迹跟踪表现相似,但HIV中风组的轨迹跟踪表现明显不同,这反映了中风可能导致的非优势肢体运动障碍的存在。分别使用MoCA-EF子分数和BBT Z分数将受试者按认知功能和运动功能分开。与中度认知和中度运动损伤的受试者相比,轻度认知和轻度运动损伤的受试者在N-back测试上表现更好 。

在评估艾滋病相关残疾时,运动损伤可能会被忽略。本研究表明,康复机器人可以应用到中风以外的新人群,即艾滋病毒感染者和认知障碍者。

K. D. Bui, C. A. Wamsley, F. S. Shofer, D. L. Kolson and M. J. Johnson, "Robot-Based Assessment of HIV-Related Motor and Cognitive Impairment for Neurorehabilitation," in IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering, vol. 29, pp. 576-586, 2021, doi: 10.1109/TNSRE.2021.3056908.

 

 

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