HYBRID ROBOTIC SYSTEM FOR UPPER LIMB REHABILITATION OF POST STROKE INDIVIDUALS: User-Centered Design
SYSTÈME ROBOTIQUE HYBRIDE POUR LA RÉÉDUCATION DES MEMBRES SUPÉRIEURS DES PERSONNES AYANT SUBI UN ACCIDENT VASCULAIRE CÉRÉBRAL : Conception centrée sur l'utilisateur
SISTEMA ROBÓTICO HÍBRIDO PARA REABILITAÇÃO DE MEMBRO SUPERIOR DE INDIVÍDUOS PÓS- ACIDENTE VASCULAR ENCEFÁLICO: Design Centrado no Usuário
Résumé
Post-stroke individuals have upper limb motor limitations that interfere with their ability to independently perform activities of daily living, compromising functionality, affecting social participation and quality of life. Innovative rehabilitation alternatives consist of Robot- Assisted Therapy (RT) and Hybrid Robotic Rehabilitation Systems (HRRS), an approach that combines repetitive muscle practice provided by robotic therapy with muscle activation provided by Functional Electrical Stimulation (FES). Despite the proven benefits of these technologies, a lack of uptake and limited implementation in clinical practice is still observed. This is because most hybrid devices are only in the early stages of development and the robotic equipment available today, presents several disadvantages related to the difficulty of control, little functionality, aesthetics and high cost, compromising their results and applicability. The objective of this study was to develop a hybrid robotic system for use in individuals with upper limb motor impairment due to stroke with advantages over the ones currently available. The competitive differentials concern its aesthetics, structure, drive and control system, portability, joint concomitance, and low cost. An exploratory study was conducted in two stages. The first stage consisted of developing the robotic orthosis prototype and validating the biomechanical functioning through a pilot study with four participants. The second stage consisted in improving the structure and control system, adding FES to the drive, transforming it into a hybrid robotic system. A multicenter pilot study was conducted with 10 participants in order to identify the needs and preferences of users to increase the acceptance and implementation of this technology. The correct functioning of the device was verified through standardized bench tests, resulting in the acquisition of a new and promising equipment for upper limb rehabilitation, capable of aiding in the recovery of functional abilities of individuals with loss of upper limb motor function.
Les personnes ayant subi un AVC présentent des limitations motrices dans le membre supérieur qui interfèrent avec la capacité d'effectuer de manière autonome les activités de la vie quotidienne, compromettant la fonctionnalité, affectant la participation sociale et la qualité de vie. Les alternatives innovantes en matière de réadaptation sont la thérapie assistée par robot (RT) et les systèmes de réadaptation hybrides robotiques (SRHR), une approche qui combine la pratique musculaire répétitive fournie par la thérapie robotique avec l'activation musculaire fournie par la stimulation électrique fonctionnelle (FES). Malgré les avantages avérés de ces technologies, on observe encore un manque d'adhésion et une mise en œuvre limitée dans la pratique clinique. En effet, la plupart des dispositifs hybrides n'en sont qu'aux premiers stades de développement et les équipements robotiques disponibles aujourd'hui présentent plusieurs inconvénients liés à la difficulté du contrôle, au peu de fonctionnalité, à l'esthétique et au coût élevé, ce qui compromet leurs résultats et leur applicabilité. L'objectif de cette étude était de développer un système robotique hybride pour les personnes souffrant d'une déficience motrice des membres supérieurs due à une AVC, avec des avantages par rapport aux systèmes actuellement disponibles. Les différentiels concurrentiels concernent son esthétique, sa structure, son système d'entraînement et de contrôle, sa portabilité et la concomitance de ses articulations. Une étude exploratoire a été réalisée en deux étapes. La première étape a consisté à développer le prototype d'orthèse robotique et à valider le fonctionnement de la partie biomécanique par une étude pilote avec quatre participants. La deuxième étape a consisté à améliorer la structure et le système de contrôle, en ajoutant le FES à l'entraînement, le transformant en un système robotique hybride. Une étude pilote multicentrique a été menée auprès de 10 participants afin d'identifier les besoins et les préférences des utilisateurs de manière à accroître l'acceptation et la mise en œuvre de cette technologie. Le bon fonctionnement de l'appareil a été vérifié au moyen d'essais au banc standardisés, ce qui a permis d'acquérir un nouvel équipement prometteur pour la rééducation des membres supérieurs, capable de contribuer à la récupération des capacités fonctionnelles des personnes ayant perdu la fonction motrice des membres supérieurs.
Indivíduos pós-acidente vascular encefálico (AVE) apresentam limitações motoras no membro superior que interferem na capacidade de realizar de forma independente as atividades de vida diária, comprometendo a funcionalidade, afetando a participação social e qualidade de vida. Alternativas inovadoras de reabilitação consistem na Terapia Assistida por Robô (RT) e nos Sistemas Robóticos Híbridos de Reabilitação (SRHR), abordagem que combina a prática muscular repetitiva fornecida pela terapia robótica com a ativação muscular proporcionada pela Estimulação Elétrica Funcional (FES). Apesar dos benefícios comprovados dessas tecnologias, observa-se ainda uma falta de adesão e implementação limitada na prática clínica. Isso porque a maioria dos dispositivos híbridos estão apenas nos estágios iniciais de desenvolvimento e os equipamentos robóticos hoje disponíveis, apresentam diversas desvantagens relacionadas à dificuldade de controle, pouca funcionalidade, estética e custo elevado, comprometendo seus resultados e aplicabilidade. O objetivo deste estudo foi desenvolver um sistema robótico híbrido para uso em pessoas com comprometimento motor de membro superior decorrente de AVE com vantagens em relação aos disponíveis atualmente. Os diferenciais competitivos dizem respeito a sua estética, estrutura, sistema de acionamento e de controle, portabilidade e concomitância de articulação. Foi realizado um estudo exploratório em duas etapas. A primeira etapa consistiu no desenvolvimento do protótipo de órtese robótica e validação do funcionamento da parte biomecânica por meio de estudo piloto com quatro participantes. A segunda etapa consistiu no aprimoramento da estrutura e sistema de controle, acrescentando a FES ao acionamento, transformando-o em um sistema robótico híbrido. Foi realizado um estudo piloto multicêntrico com 10 participantes a fim de identificar as necessidades e preferências dos usuários de forma a aumentar a aceitação e implementação dessa tecnologia. Foi verificado correto funcionamento do dispositivo por meio de testes padronizados de bancada, resultando na aquisição de um novo e promissor equipamento para reabilitação de membro superior, capaz de auxiliar na recuperação das habilidades funcionais de pessoas com perda da função motora de membro superior.
Mots clés
Robot Assisted Therapy. Functional Electrical Stimulation. Stroke. Rehabilitation. Bioengineering. Upper Limb.
Robot Assisted Therapy. Functional Electrical Stimulation. Stroke. Rehabilitation. Bioengineering. Upper Limb.
Domaines
Sciences de l'ingénieur [physics]
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Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)