Νέες Τεχνολογίες Αποκατάστασης Άνω Άκρων

Copyright Ostracon Ltd. 2010

ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΑΝΩ ΑΚΡΩΝΝΕΕΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΕΣ ΚΑΙ ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΠΡΑΓΜΑΤΙΚΟΤΗΤΑ

Νικόλαος Κ. Μαλίζος, MSc & Βασίλειος Πρωτόπαππας, PhD

Ostracon, 23ης Οκτωβρίου, 28, 41222 Λάρισα, info@ostraconmed.com, www.ostraconmed.com

Σύνοψη

Τεχνολογική κατηγοριοποίηση και παρουσίαση τεχνολογικών συστημάτων αποκατάστασης άνω άκρων σε διεθνές επίπεδο βάσει:

Σχεδιαστικών κριτηρίων

Διάκρισης σε ερευνητικά και εμπορικά συστήματα.

Διερεύνηση της Ελληνικής πραγματικότητας.

Συμπεράσματα & προτάσεις.

2

Προδιαγραφές

Συστήματα αποτελούμενα από τα παρακάτω (2 τουλάχιστον):

αισθητήρες θέσης, κίνησης, δύναμης

απτικές διεπαφές (haptic interfaces) για παροχή ανάδρασης αφής, δύναμης, κτλ

μηχανισμούς κίνησης (actuators) βασισμένα σε πνευματικούς, υδραυλικούς, ηλεκτρομηχανικούς μηχανισμούς

οπτικό-ακουστική ανάδραση (audio/visual feedback) είτε από απλές οθόνες ή σε εικονικό κόσμο μέσω κατάλληλων περιφερειακών (π.χ. γυαλιά)

3

Κατηγοριοποίηση

Βασιζόμενα σε αισθητήρες (sensor-based). Αισθητήρες θέσης, κίνησης, δύναμης, κτλ στο μέλος του ασθενή

ενσωματωμένους σε γάντια, λαβές, βραχίονες, κτλ. Ανάδραση: Οπτικο-ακουστική και απτική

Ρομποτικά και εξωσκελετικά. Αισθητήρες Μηχανισμούς κίνησης Ρομποτικό ή εξωσκελετικό στέλεχος Ανάδραση: Οπτικο-ακουστική και απτική

Όλα τα συστήματα χαρακτηρίζονται από τους βαθμούς ελευθερίας των αισθητήρων και της απτικής ανάδρασης (κάμψη/έκταση, στρέψη)

4

Copyright Ostracon Ltd. 2010

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΒΑΣΙΖΟΜΕΝΑ ΣΕ ΑΙΣΘΗΤΗΡΕΣ

5

Α.

Γάντι CyberGlove (CyberGlove Systems)

Φέρει 18-αισθητήρες: 2 κάμψης/έκτασης και 1 απαγωγής/προσαγωγής σε κάθε δάκτυλο, αισθητήρες σε παλάμη και καρπό (κάμψη/έκταση και απαγωγή/προσαγωγή) ή 22-αισθητήρες: ένας επιπλέον αισθητήρας κάμψης/έκτασης σε κάθε δάκτυλο.

Πληροφορία θέσης και κίνησης σε εικονικό κόσμο. Βιομηχανικές και ψυχαγωγικές εφαρμογές μόνο. Δυνατότητα ανάπτυξης εφαρμογών με κατάλληλο SDK.

6

Γάντι CyberTouch (CyberGlove Systems)

Απτικές διεπαφές για ανάδραση αφής μέσω μικρών διεγερτών σε κάθε δάκτυλο οι οποίοι μεταδίδουν δονήσεις

Αίσθηση επαφής με αντικείμενα σε εικονικό κόσμο μέσω διεγερτών δόνησης.

Βιομηχανικές και ψυχαγωγικές εφαρμογές μόνο, αν και υπάρχει SDK

7

Σύστημα HandTutor (MediTouch)

Γάντι με αισθητήρες μετατόπισης (κάμψης/έκτασης) σε κάθε δάκτυλο και καρπό

Δοκιμασίες για αξιολόγηση εύρους κίνησης και ταχύτητας. Θεραπευτικές ασκήσεις με τη μορφή παιχνιδιών. Ανάλυση αποτελεσμάτων και αρχειοθέτηση.

ElbowTutor για κάμψη/έκταση ώμου και αγκώνα και πρηνισμό/υπτιασμό

8

Σύστημα HandTutor9

• Παρούσα κατάσταση:– Κλινικές δοκιμές σε εγκεφαλικά – Εμπορικά διαθέσιμο (στην Ελλάδα από Ostracon)– Κλινικές δοκιμές σε ορθοπαιδική αποκατάσταση σε εξέλιξη

Στιγμιότυπα από παιχνίδια κατάλληλα σχεδιασμένα για την ενίσχυση της νευρομυικής συναρμογής και συντονισμού (

http://www.youtube.com/watch?v=12PFCxUh_FQ).

Σύστημα Curictus

Γραφίδα (PHANTOM Omni) με: αισθητήρες θέσης στις 3 διαστάσεις ανάδραση δύναμης 3 βαθμών ελευθερίας

Οθόνη και γυάλινη επιφάνεια για 3Δ αναπαράσταση

Βρίσκεται σε φάση κλινικών δοκιμών.

10

Σύστημα E-Link (Biometrics)

Αισθητήρες θέσης, μετατόπισης, γωνίας, δύναμης (αξονικής και στρέψης), πίεσης, κτλ.

Λογισμικό: Αξιολόγησης εύρους κίνησης και δύναμης Θεραπείας (με τη μορφή παιχνιδιών)

11

Σύστημα iKTuS

Αισθητήρες κάμψης/έκτασης, επιταχυνσιόμετρα ενσωματωμένους σε γάντια Κάμερες για οπτική παρακολούθηση θέσης Απτικές διεπαφές (ανάδραση μέσω μικρο-δονήσεων) Λογισμικό για θεραπεία

Αλληλεπίδραση με αντικείμενα σε περιβάλλον εικονικής πραγματικότητας (προσομοίωση σύλληψης αντικειμένων)

Ερευνητικό Project

12

Σύστημα SilverFit (Εικονική Πραγματικότητα)

Θεραπευτικές και προληπτικές ασκήσεις μέσω Εικονικής Πραγματικότητας

Αναγνώριση κινήσεων και στάσης σώματος του ασθενή από κάμερα (χωρίς χρήση αισθητήρων ή markers πάνω στο σώμα)

13

Σύστημα SilverFit

Εμπορικά διαθέσιμο (στην Ελλάδα από την Ostracon)

Εφαρμογή/ενδείξεις: γηριατρικά προβλήματα (Παρκινσον, άνοιες), καρδιολογική αποκατάσταση, βελτίωση ισορροπίας σε ασθενής με τεχνητά μέλη, αρθροπλαστική, νέους χειριστές αναπηρικών αμαξιδίων, κ.α.

14

http://www.youtube.com/watch?v=8-Fnni3HFlg

Copyright Ostracon Ltd. 2010

Εφαρμογές σε Κονσόλες Παιχνιδιών

15

To χειριστήριο της παιχνιδομηχανής Wii έχει επιταχυνσιόμετρα που μετράνε κίνηση σε 3 άξονες καθώς και περιστροφή

Χαμηλά ποσοστά ακρίβειας μετρήσεων.

Έλλειψη εξειδικευμένου λογισμικού.

Αδυναμία διενέργειας ποσοτικής/ποιοτικής ανάλυσης.

Copyright Ostracon Ltd. 2010

ΡΟΜΠΟΤΙΚΑ ΚΑΙ ΕΞΩΣΚΕΛΕΤΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

16

Β.

Κατηγοριοποίηση

Τα ρομποτικά συστήματα κατηγοριοποιούνται ως: Παθητικά: Απλά ορθωτικά συστήματα χωρίς μηχανισμούς κίνησης

όπου το μέλος σταθεροποιείται ή περιορίζεται το εύρος κίνησης Ενεργητικά: Περιέχουν μηχανισμούς κίνησης και συστήματα ανοικτού

βρόγχου ή έλεγχου θέσης (επιβάλλουν μια προκαθορισμένη τροχιά ή αυτή που ορίζει ο θεραπευτής)

Διαδραστικά (interactive): Περιέχουν αισθητήρες και μηχανισμούς κίνησης. Αλγόριθμοι ελέγχου αντίστασης (impedance control) προσαρμόζουν τους μηχανισμούς κίνησης σύμφωνα με την προσπάθεια του ασθενή. Η βασική ιδέα είναι να επιτρέπουν μια απόκλιση από μια προσχεδιασμένη τροχιά από το να επιβάλλουν ένα προκαθορισμένο πρότυπο κίνησης

17

Σύστημα CyberGrasp

Εξωσκελετικό σύστημα για ανάδραση δύναμης σε κάθε δάκτυλο και καρπό (προσομοιάζει τους τένοντες), προβάλλει μόνο αντίσταση και όχι βάρος

Εφαρμογές: Αίσθηση μεγέθους και σχήματος 3Δ εικονικών αντικειμένων και δυνατότητας σύλληψης εικονικών αντικειμένων. Βιομηχανικές και ψυχαγωγικές εφαρμογές μόνο, αν και υπάρχει SDK

18

Σύστημα CyberForce

Ρομποτικό σύστημα με ανάδραση βαρυτικών και αδρανειακών δυνάμεων

Στον εικονικό χώρο το χέρι μπορεί να αναρτάται από αντικείμενα, να σηκώνει βαριά αντικείμενα, ή να προσκρούει σε επιφάνειες.

Βιομηχανικές και ψυχαγωγικές εφαρμογές μόνο.

19

http://www.cyberglovesystems.com/products/cybergrasp/photos-video

HandMentor (Kinetic Muscles Inc)

Ορθωτικός μηχανισμός με αισθητήρα κάμψης/έκτασης Πνευματικός μηχανισμός κίνησης ο οποίος μεταβάλει την αντίσταση

και υποβοηθά τον ασθενή αν υπολείπεται η κίνηση Σταθμό εργασίας και λογισμικό για αξιολόγηση και θεραπεία

(ασκήσεις βάσει στόχων με τη μορφή παιχνιδιών) Ενεργητικός και διαδραστικός τρόπος λειτουργίας (3 προγράμματα)

20

Σύστημα Amadeo (Tyromotion)

Αισθητήρες κίνησης και δύναμης (σε 1 διάσταση) Μηχανισμός κίνησης με μεταβλητή αντίσταση Λογισμικό για αξιολόγηση και αποκατάσταση (με τη μορφή

παιχνιδιών) Ο ασθενής κάνει παθητική ή ενεργητική κίνηση. Εμπορικά διαθέσιμο. Κλινικές δοκιμές σε εξέλιξη.

21

Ρομποτικό Σύστημα MIT Manus

MIT Manus για ώμο/αγκώνα (βασισμένο στο πρώτο ρομποτικό σύστημα, το από το 1995) Διαδραστικό λειτουργία. Έχει μηχανισμούς κίνησης που υποβοηθούν το ασθενή, ανάλογα με την

προσπάθεια, είτε δίνοντας τη σωστή τροχιά ή μεταβάλλοντας την αντίσταση. Κίνηση μόνο σε ένα επίπεδο. Πολυετής έρευνα και πληθώρα κλινικών δοκιμών

• Σύστημα για άκρα χείρα• Σε στάδιο κλινικών δοκιμών

22

Massachusetts Institute Of Technology

Ρομποτικό Σύστημα ARMin II

Center for Applied Biomechanics and Rehabilitation Research, National Rehabilitation Hospital, Washington DC(http://www.youtube.com/watch?v=iZk-NqniUSI&feature=related)

23

ARMin II με μηχανισμούς κίνησης 6 βαθμών ελευθερίας για έλεγχο κίνησης σε ώμο, αγκώνα (κάμψη έκταση), πρηνισμό/υπτιασμό και κάμψη/έκταση καρπού

Ρομποτικό Σύστημα ARMin IIΙ

Center for Applied Biomechanics and Rehabilitation Research, National Rehabilitation Hospital, Washington DC(http://www.youtube.com/watch?v=GfyP3sC94EQ&feature=related)

24

ARMin IIΙ με μηχανισμούς κίνησης 4 βαθμών ελευθερίας για έλεγχο κάμψης/έκτασης ώμου και αγκώνα

Αποκατάσταση με ARMin II και ΙΙΙ

Ενεργητική λειτουργία: “teach and repeat” όπου ο θεραπευτής καθορίζει «τροχιά κίνησης» και στη συνέχεια ο ασθενής κάνει την κίνηση παθητικά

Διαδραστική λειτουργία: παιχνίδια με εκπαιδευτικές ασκήσεις όπου ο ασθενής κάνει ενεργητική κίνηση και υποβοηθάτε όπου χρειάζεται από το ρομποτικό σύστημα

Center for Applied Biomechanics and Rehabilitation Research, National Rehabilitation Hospital, Washington DC

25

Σύστημα Intelliarm4 (Rehabtek)26

Ρομποτικό σύστημα με 4 βαθμούς ελευθερίας (αγκώνας και ώμος αλλά όχι καρπός).

2Δ αλλά και 3Δ κίνηση των άκρων.

Εμπορικά διαθέσιμο και κλινικές δοκιμές σε εξέλιξη

Ελληνική Πραγματικότητα

Στην Ελλάδα διατίθενται μόνο το ΗandTutor και SilverFit (από την Ostracon) και το Ε-link

Τα περισσότερα συστήματα βασισμένα σε αισθητήρες μπορούν να χρησιμοποιηθούν από μικρά κέντρα και δεν απαιτούν ιδιαίτερη εκπαίδευση

Με την καθοδήγηση του θεραπευτή ορισμένα μπορούν να χρησιμοποιηθούν στο σπίτι (π.χ. το HandTutor)

Για τα ρομποτικά συστήματα απαιτείται εξειδικευμένo προσωπικό

Εφαρμόσιμα μόνο από Κέντρα Αποκατάστασης

27

Συμπεράσματα

Νέες Τεχνολογίες – Πολύτιμο εργαλείο στην αποκατάσταση.

Υποστηρικτικό μέσο θεραπευτικής διαδικασίας σε συνδυασμό με τα παραδοσιακά προγράμματα αποκατάστασης.

Εξατομίκευση της αποκατάστασης βάσει της πορείας του ασθενή

Δυνατότητα κατ’ οίκον θεραπείας με ορισμένα συστήματα Δυνατότητα ποσοτικής και αντικειμενικής

αξιολόγησης

28

Copyright Ostracon Ltd. 2010