在过去的十年中,手工传统治疗中风患者的组织往往集成了技术设备的使用专门开发增加康复结果。手动疗法是否真的需要这种支持吗?2008年的一项研究显示,在从医院康复解雇,大约一半的中风患者在轮椅上,而只有不到15%能走在没有艾滋病,能够走在外面,不到10%,低于5%可以在爬楼梯 1]。上肢运动功能的恢复是即使贫穷,导致假设上肢复苏可能主要是内在的和略提高了治疗( 2- - - - - - 4]。此外,需要更多的治疗方法中执行更充分和适当的方式一直声称[ 5]。事实上,经济复苏取决于治疗的强度,重复指定的熟练动作指向电机赤字和获得performance-dependent反馈( 6- - - - - - 8]。

这些主要原因报仇雪恨的使用技术设备以增加强度,重复,特异性,在康复和反馈。许多评论已经总结之前的研究的结果在这些技术支持治疗的疗效(最近的一次看到Belda-Lois et al。 5])。在这篇文章中,我们提供我们的观点在七个特定科技设备设计用于支持中风后的运动康复。这些技术对人们影响中风的康复机器人,大脑计算机接口,neuroprosthesis,无创性脑刺激器,可穿戴设备,虚拟现实,引得。

英语单词的机器人是来自捷克的词“robota”,字面意思“农奴”,比喻“强迫工人”;它也用于“工人”的一般含义在俄罗斯和其他斯拉夫语言 9]。机器人研究所美国机器人定义为“一个可编程的,多功能机械手设计材料,零件或专用设备通过变量编程运动性能的各种任务”( 9]。3 Ds被定义为识别机器人最常见的任务通常是设计来执行:枯燥、危险和肮脏, 10]。这三个Ds匹配neurorehabilitation关于重复动作的需要建议的感觉运动再学习的基础( 11]。这个任务可以看作是乏味的和危险的,例如,当一个治疗师要求支持病人步态康复期间的体重。最近的方法表明,机器人还可以提供运动可控性和测量可靠性两个方面,使机器人的理想工具,帮助医生和治疗师解决neurorehabilitation面临的挑战 12]。

neurorehabilitation机器人可以主要分为生理功能而言,他们的目标是恢复或他们的设计。事实上,第一个部门之间主要是机器人上肢和下肢,双边和单边机器人之间有一个细分(特别是那些旨在上肢恢复,而下肢康复是两国因为他们通常集中在步态恢复)。第二个分类通常分为机器人外骨骼和控制器的端点的轨迹。这些机器人的典型例子就是Lokomat作为下肢外骨骼,步态训练(或帮派教练)作为下肢的终端执行器,阿明三世为上肢外骨骼,和MIT-Manus上肢的终端执行器,但许多其他商业机器人或特定原型的存在。

机电设备,例如跑步机与体重或上面所引的步态训练师的支持,通常被称为机器人家族以不当的方式。此外,康复的结果支持这些设备往往与机器人一起培训的进行了分析。适应性允许的“智能”传感器关键区分机器人从机电设备。然而,在neurorehabilitation,这种区分声音挑剔,尽管没有一个智能控制可能会使病人一些潜在的风险。它通常意味着治疗师机电培训期间的持续存在和限制使用的机电设备。例如,步态训练,排除标准包括肌肉挛缩的存在或存在不愈合骨折因为没有扭矩传感器能够评估最终的联合抵抗扭矩。

中风康复机器人及机电设备有效吗?更新的Cochrane综述发现机器人步态训练(Lokomat和步态训练师)结合传统理疗成为独立的可能性增加行走( 13]。然而,步态行走速度和容量之间不存在明显不同的患者仅接受机器人和传统疗法。这Cochrane综述包括nonambulatory和走动的病人,那些与亚急性和慢性中风,对待Lokomat或步态训练。最近,马龙和他的同事建议改变问题”是机器人培训有效?”“谁可能受益于机器人培训?“( 14, 15]。作者发现严重影响患者亚急性中风是理想的候选人增加结果的传统康复伴随着机器人培训。相反,传统的单独治疗和支持机器人培训等效影响较小的患者被发现( 14]。这些差异也维持2年之后被解职( 15]。

不过,我们可以解释克拉克在1997年,他写道:“在哪里人工头脑承诺到1950年科幻小说和1960年代科学新闻?“( 16:“承诺的机器人科学文献中风后可以恢复运动功能吗?”

采购成本高,机器人之间的混乱和机电设备,仍然不确定性功效,如果没有明确的指导方针,实现有效的结果,需要训练有素的医生,怀疑康复团队的一些成员肯定是导致住院治疗期间限制机器人的使用( 14]。事实上,在这种情况下,它仍然缺乏一个统一的方法将这些设备集成到康复计划。此外,这些设备的有效性,因此仍然在很大程度上依赖于能力的康复团队最有效调整电动机参数的选择对每个病人的需要和能力( 17]。

最近兴起的另一个问题是需要修改很多机器人的“自下而上”的方法典型机电设备(甚至更多),基于被动肢体移动的病人可能加强肢体功能的恢复。这是最近建议重新设计或使用机器人自顶向下的方法的基础上,增加病人的积极参与在机器人训练( 5]。其他可能的修改可能增强机器人的功效neurorehabilitation在下一年动态外骨骼的使用。目前最常见的机器人nonambulatory,即使基于机动外骨骼(Lokomat)。回廊外骨骼可能允许更多的生理训练,让病人在一个环境相似,他们将找到返回家中。

脑机接口(bci)是一个家庭的各种设备旨在测量大脑活动转化为命令或消息。所以,BCI系统直接测量大脑活动与用户的意图和翻译通过电脑记录大脑活动到相应的控制信号的应用程序( 18]。BCI可以用来为病人提供实时反馈,以允许被动监测(评估运动意图没有提供实时反馈),并允许主动控制的计算机,因此许多设备,通过一台电脑。当信息来源于周围神经系统测量神经活动,这些设备被列为Brain-Neural计算机接口。

限制的大脑活动,它通常是用脑电图(EEG) ( 18]。最近,新的非侵入性脑成像技术,比如功能性近红外光谱(fNIRS),已被建议作为大脑用来代替脑电图监测技术( 19]。虽然脑电图测量脑电活动,fNIRS措施大脑中的血氧水平,提供一个不同的和互补的信息来源对大脑功能( 20.]。

在过去的几年,BCI设备被设计为艾滋病患者,超过电动机的复苏。最近,BCI系统neurorehabilitation中越来越普遍。他们可以结合使用自动机治疗提高患者在康复的积极参与 5, 21- - - - - - 23]。

事实上,一个主要问题与现有的中风机器人治疗依从性较低,典型的自下而上的方法 5, 24]。相反,积极参与已经被确认为一种增强康复的结果,特别是在早期阶段的康复训练( 25]。人们会发现机器人的某些方面治疗沮丧,精疲力尽,无聊或者可以简单地害怕或疏远的机电设备。直接使用BCI可能因此导致增加康复的有效性通过提供实时反馈。

一个BCI的新领域中使用neurorehabilitation支持培训是基于运动图像( 26]。最近,BCI结合康复方法基于运动图像的刺激大脑可塑性( 27]。进行的一项研究54中风患者报告的准确性BCI系统中风患者与健康受试者,尽管脑损伤( 27]。但BCI的主要问题是影响设备通常是测试一些科目,并进一步研究包括大型群病人需要证明其有效性。此外,我们的经验表明,一个好的合规使用大脑计算机接口所需的病人的脑电图和需要一段时间的熟悉,可以有时太久,精疲力尽,使疏远的人中风。

大脑的活动还可以增强或抑制,不仅监控或用于控制外部设备。使用电流或磁场可以改变大脑的功能活动,它是已知的近两个世纪,但在过去十年中,这种方法,称为无创性脑刺激(上司),在治疗领域已迅速聚集世界各地。

傲慢的人主要是由两种技术:重复经颅磁刺激(rTMS)和经颅直流电刺激(tDCS)。全球有关,nib旨在调节电动机皮质功能,增强大脑可塑性通过激活长期势差和长期抑郁现象,即使明确的证据在这个意义上仍然缺乏( 28, 29日]。然而,这些技术都显示潜在的利益作为辅助治疗的一些精神和神经系统疾病,现在研究人员正在尝试新的应用程序在其他病人类别。

因为tDCS自发的神经元活动率变化不产生动作电位,下面的激活阈电位,它应该被视为一个neuromodulatory干预而不是刺激( 30.]。这个活动是依赖于电极的极化。假设tDCS调节大脑倾向于去极化(因此阳极的活化刺激)或超极化(以及抑制阴极刺激)神经元的静息膜电位( 31日, 32]。

如果应用程序最初的电流用于调查皮质功能,增加神经解剖学和行为的信息,后来tDCS聚集在治疗中的作用。用于治疗抑郁症在1970年代和1960年代,电刺激现在提出许多不同的疾病的治疗。不仅中风、老年痴呆症和帕金森疾病和脑和脊髓损伤,而且纤维肌痛,腰痛,和其他慢性疼痛综合征研究目标的治疗( 33]。

在中风康复,使用tDCS认为运动和认知障碍的恢复。优惠目标初级运动皮层,皮层的大脑区域执行电动机,记忆形成和巩固运动技能( 34),提高convincement tDCS有利于大脑可塑性突触联系的加强,一种机制类似于长期势差现象( 35]。许多研究已经报道的改进性能的复杂ADL-like任务轻瘫的手在中风患者阳极的tDCS [ 36]。被假定这种机制包括一个广泛的大脑区域网络。事实上,tDCS可能不仅参与目标区域的刺激,而且对相邻的皮层区域,由于使用的大型电极大小( 37]。

没有发表的研究报告没收不利影响;相反,试点研究试图利用阴极的tDCS治疗局灶性癫痫综合征( 38]。只有轻微副作用,很少发生,而不是总是认为,可能是轻微的头痛、瘙痒、红斑电极网站,疲劳和恶心 32]。因此,这种技术似乎一个安全的治疗。

tDCS的治疗可以帮助药物和康复治疗,之前或之后。会议会持续30分钟( 39),接近一个会话持续时间的康复治疗,并且可以管理在同步电动机康复协议,加强运动康复的影响( 40]。

然而,一些其他的研究报道,无论是阳极的阴极的经颅直流电刺激增强康复的影响( 41, 42]。之一,因此,尽管tDCS可能出现对未来最具潜力的技术改善临床治疗,与此同时,许多问题仍需明确澄清某些方面仍然没有对其功效增强运动康复,特别是对于中风患者亚急性阶段。事实上,即使tDCS被广泛使用,在这个领域的研究相对比较年轻,在其早期阶段,减少样本大小。tDCS的持久的疗效跟踪,最好的病人的选择和参数的变化和更准确的focality(强度、持续时间和极化)会影响稳定的电机改进需要深入研究。然而,广泛使用tDCS打开的角度非常相关,作为连续的以家庭为基础的治疗的可能性。在临床实践中,优势的tDCS的rTMS或其他相关技术设备特别是刺激器是便宜,缩小,而且便于携带,使用简单,无痛。

类似于tDCS, rTMS已表明是有效的在许多神经和精神疾病的治疗,尽管一个主要变化。不同的直流电,rTMS作用于神经元通过短暂的高强度脉冲磁场的感应线圈。使用重复的刺激神经兴奋性的需要一个持久的调制。感应电流能够去偏光神经元轴突同时直接或间接地通过中间神经元的去极化。经典的使用rTMS意味着火车在特定频率的脉冲。刺激器由一个大型电力电容,连着几把铜线线圈。这意味着调制皮层兴奋性以及其他生理、代谢和行为的措施( 43]。虽然比tDCS rTMS研究更多,也对rTMS还不是很清楚它提供直接的临床效益,即使协会神经调质和生长因子释放应该是上面所引的机制的神经可塑性( 29日]。不同于tDCS, rTMS需要一个更广泛的主体和intersession可变性( 44),调节效果,因为各种各样的实验程序和参数利用。事实上,有几个不同的协议被证明,但没有明确的证据。

在临床医生已经测试了rTMS neurorehabilitation,为了驱动自适应可塑性和促进经济复苏的过程。几个小调查显示功能的改进。大部分的结果已经通过抑制方法,对电动机(表演)和认知障碍(演讲) 45, 46]。

总之,尽管一些令人鼓舞的研究,使用nib承诺但需要深入研究。协议应该全球标准化和multicenter-controlled临床试验应该建立在neurorehabilitation提供明确的证据。此外,研究经济效益的持续使用这些技术应该考虑(即。,具有成本效益的治疗和住院康复)。与此同时,许多治疗机会基于nib全球研究人员开放。

Neuroprosthesis(或神经假肢)是一个一般术语指设备不能只接受来自神经系统的输出(如BCI),但也可以提供输入,可能与周边和中枢神经系统( 18]。此外,neuroprosthesis是一个替代的设备,完全或部分motoneural函数在外围的水平。耳蜗和视网膜植入物的例子neuroprosthesis [ 18]。

neurorehabilitation领域,电子设备可以直接刺激肌肉或神经应该反过来刺激肌肉(第二个可能性需要周围神经的完整性)。

有些neuroprostheses基于功能性电刺激(FES)的原理,以及近年来被用于中风康复。例如,在运动期间,菲斯可以定时摇摆步态周期的阶段刺激脚踝dorsiflexor肌肉,通常在中风患者较弱。最近,它已被证明,使用菲斯3个月增加了最大随意收缩和运动诱发电位( 47]。

菲斯被用作表面或为植入刺激。步态菲斯的一个可能的例子是基于传感器测量杆的方向倾斜,控制何时打开和关闭胫前肌的刺激器( 48]。另一个例子是基于使用附加压力低于脚,允许知道如果脚后跟接触地面或不踝关节运动控制 49]。

关于菲斯效力最近的调查结果显示,菲斯可能改善主动运动和加强肌肉,改善步态速度和耐力,防止瀑布( 50),减少痉挛状态,和提供更好的功能恢复 51- - - - - - 53]。在步态康复领域,neuroprosthesis可能比常见的矫形器,提供更多的潜在好处据康复结果( 54和病人的评论 48, 55]。

类似于机器人一词的使用,有时也表达虚拟现实在neurorehabilitation不当使用。在很多研究中计算机技术提供视觉刺激监控通常被称为虚拟现实。但表达虚拟现实(VR)我们应该指的是一个高端用户计算机接口涉及嵌入式实时刺激和交互主体通过多种感觉的渠道(有时视觉和听觉,触觉,嗅觉和味觉如果可能的话),基于合成环境主题感觉他的存在( 56]。类似于机器人工作的3 Ds,虚拟现实是基于三个定义其特点:浸,互动,和想象力 56]。所以,电脑游戏不应该被视为虚拟现实,因为没有沉浸在一个虚拟环境。然而,随着更广泛使用的三度空间的视觉刺激也在视频游戏中,这种差异将会减少在未来。

虚拟现实和计算机刺激都应该有可能大大增加人们在康复训练的方式。有很多优势提供了虚拟现实在这一想法的基础:合成环境很容易多变,允许设计一个最优的个性化治疗,虚拟现实可以提供功能,丰富的刺激和激励环境,增加主题在他康复的积极参与(增加康复的一个基本方面的结果 25),然后可以收集的数据监测和评价康复进展。

在过去的几年里已经有增加虚拟现实的应用和computer-interface-based系统恢复各种赤字造成损伤的神经系统 57, 58]。主要的区域可能是中风患者的康复,特别是上肢的功能。

几个虚拟现实系统对上肢康复后全球开发和测试不同的方法和治疗的概念包括系统用来训练达到运动通过模仿一个虚拟教练( 59, 60];系统基于触觉设备( 61年];系统训练个人的手,手指如运动的范围和强度通过强烈的实践技能的运动( 62年, 63年];系统训练上肢运动精神彩排和nonparetic手臂动作的模仿 64年]。

它已经表明,虚拟现实训练之后,有一个大脑皮层重组由于神经可塑性的皮质激活从contralesional重组(VR) ipsilesional (VR)激活;皮层组织,有一个转变影响肢体的同侧半球后的侧半球VR干预。这可能是由于这一事实VR可能激发和提升practice-dependent重组造成数量的增加使用相关影响肢体的运动任务( 65年]。

最近Cochrane回顾分析19研究涉及565名中风患者,放在一起使用与视频游戏,虚拟现实康复治疗中风( 66年]。积极的结果被发现手臂功能恢复和增加日常生活的独立活动,和一些轻微的副作用是零星报道,尽管没有证据表明改进的全局函数,握力、步态速度。然而,这Cochrane综述建议谨慎的解释,因为研究结果在康复虚拟现实效果一般注册小样本的主题,和干预措施和结果的措施多种多样,限制之间的比较研究。然后,因为干预方法包括研究主要旨在提高运动机能而非认知功能或活动表现,没有证据表明虚拟现实训练之后来改善认知能力。最后,虚拟现实康复的多数参与者是年轻人患有慢性中风,相对活跃的(在许多研究他们应该能够移动操纵杆),然后积极作用被发现治疗结束后不久,和目前尚不清楚是否持久的影响。

虽然进一步的试验涉及大量的参与者和需要长期跟踪,虚拟现实和电视游戏疗法可以进一步发展的基础上,最近的发展和进步的3 d电视的成本降低,加上markerless系统运动分析( 67年)或accelerometric设备控制视频游戏( 68年]。这些技术可以把家里的病人早期新的康复工具的未来。

的运动分析是一种系统化的方式调查运动能力的一个主题,包括测量、描述、数量和评估描述人类的生物力学和运动控制 69年, 70年]。这是一个基本的工具来评估病理条件和补偿电动机在康复策略和评估的改进,以更明智的和客观的方式比序数的临床量表( 71年]。

通过检测运动分析,人类运动的运动学和动力学参数可以确定,和肌肉骨骼功能可以定量评估。因此,检测一直从事体育运动分析,康复,健康诊断。它有时被称为“步态分析”,因为大多数这些研究是人类运动有关。

研究检测运动分析进行了自19世纪末以来,及其在生物医学工程广泛应用始于摄像机系统的可用性( 72年- - - - - - 74年]。步态分析的标准实验室是由多个摄像机动作捕捉系统和力平台测量发球力量的能力( 75年]。然而,这个标准步态分析需要专门的实验室,昂贵的设备,和设置和后处理时间太长,移动方面的限制区域和步态周期。

在过去的十年中,另一种步态分析方法是基于可穿戴传感器开发的。一些使用可穿戴设备评估运动的潜在好处在临床设置可能包括低成本和更常用步态分析设备相比,尺寸小,重量轻,并且没有限制一个实验室的测试环境,使学科走相对不受限制的( 76年, 77年]。

可穿戴设备运动传感可以加速计 76年, 77年)、力传感器( 78年, 79年),测角仪( 80年),倾斜计( 81年)、gyrosensors和应变仪,他们可以穿或附加到身体的各个部分 82年]。

特别感兴趣一直致力于评估人体运动(加速度计的使用 76年]。事实上,行走期间须保持平衡的能力可以正确评估通过测量上身加速度( 83年, 84年]。很大,越来越多的文献调查的使用这种技术在健康受试者 85年- - - - - - 88年],中风患者[ 77年, 89年],脑瘫患儿[ 90年),低背疼痛( 91年),和患有认知障碍( 92年]。

动作感应技术的发展,越来越多的可穿戴传感器将被开发为步态分析在未来,增加使用可穿戴传感器在临床领域( 82年]。甚至衣服由纤维和纱线进行制造和压敏电阻材料能够记录重要的信号已经开发作为一个真正可穿戴设备( 93年]。

无线可穿戴传感器的发展也促进可穿戴步机器人外骨骼的发展。更多的人仍在原型的版本,比如开发的项目由欧洲共同体,例如,地震(扩展标题:一个动态BCI-driven震颤灭火系统基于功能性电刺激)( 94年)和更好的项目(扩展标题:BNCI-driven机器人步态障碍的物理疗法在中风康复)( 5]。然而,一些商业产品已经交付,如EKSO(美国EKSO Bionics,里士满,CA)和“重新行走”(阿尔戈医疗技术公司,马尔伯勒,妈,美国)外骨骼。这些设备主要是发达与脊髓损伤(矫形器专为主题 95年),但它是产生这个想法在中风康复(使用动态外骨骼也 5, 96年]。

最后但不是最少的技术优点提到本文是一个新技术正在改变我们的生活,改变了我们的交流和沟通方式:多点触控平板电脑。这是通过智能手机的广泛使用,引得明显。方便下载和使用应用程序(应用程序),其中很多免费的,正在改变我们的生活方式,允许在新形式做许多事情,从阅读报纸,玩,和朋友交流,让天气更新,找到最近的超市。因此清楚的是,这种技术在医疗和康复领域也有潜在的好处( 97年]。与它的许多应用程序,尤其是引得似乎有潜力提高药物治疗提供语音文字转换选项,笔迹增强,运动技能发展和期权等等。首先,平板电脑可能会增加扩大和选择传播干预的可能性( 98年]。然后,它可以有利于评估赤字手头的运动水平,因此评估康复结果( 99年]。最后,具体为上肢康复康复项目在这个简单的工具,可以开发的优势报告以上游戏疗法。

回家时,中风患者可能使用这些药片为提高他们的能力。提供的这个机会是多点触控技术。此外,平板电脑,类似于虚拟现实和游戏疗法,可能会允许收集数据的患者的改进。也可以想象,这些数据可以通过网络实时共享和治疗师,医生和康复人员的其他成员。因此,尽管目前证据表明,平板电脑可以有效提高中风康复仍然缺乏,只有一些研究调查这方面,这个工具的潜力及其广泛扩散表明,平板电脑很快就会进入neurorehabilitation [ 98年, 99年]。

灯的上述研究,七个技术报告摘要似乎有潜力增加中风患者康复的有效性。然而,根据马龙和他的同事们( 14, 15),这个问题对他们的康复疗效应该改变,病人可能受益更多的使用这些设备。机器人治疗似乎严重影响患者使用时更加有效,而虚拟现实游戏疗法可能是更有效的影响较小的患者。我们希望类似的目标为引得病人。还其他方面,比如合规和心理特性,应考虑定义最好的目标人群。这些新技术是他们最后的潜力可能的组合。例如,机器人在执行大脑刺激训练对中风患者亚急性( 41, One hundred.)和慢性( 101年)阶段。Accelerometric评估会议期间进行机电培训获得在线信息病人的恢复和参数选择的美好 17]。正如上面报道的,使用无线可穿戴设备可以结合机器人技术发展的动态外骨骼( 93年, 94年]。大脑计算机接口也可以结合自顶向下方法(机器人培训 5]。