感觉反馈的培训提高手指感知脑瘫

文摘

目的。开发和测试的一个反馈训练系统提高手指的触觉感知和协调与脑瘫儿童和青少年。方法。7渊源者的手指的不同类型脑瘫和严重程度是刺激使用小型振动电机集成在一只手的手指手套。振动电机是通过单片机连接电脑和响应5-button键盘。按一个合适的键盘按钮,手指的渊源者必须表明振动。不正确的响应的数量和每个手指的反应时间测量。手指的感知和协调估计之前和之后两周的培训使用临床试验和测量。结果。开发系统的正常运行与脑瘫确认人。手指的触觉是改善在5的七个科目经过两个星期的训练。没有明显的倾向提高选择性地使用手指。结论。设计反馈系统可以用来训练手指的触觉感知与脑瘫儿童和青少年。需要一个广泛的研究来证实这些发现。

1。介绍

脑性瘫痪(CP)总结了一组疾病的特点是运动和感觉赤字nonprogressive引起的大脑损伤在开发的早期阶段1]。CP的发生率大约是每1000新生儿(22,3]。30至50%的CP患者演示感觉障碍的手指4,5]。痉挛性偏瘫患儿感觉赤字在双手的规则,而不是例外6]。但即使CP患者有轻度运动赤字演示无处不在的触觉感觉障碍在上肢(7]。触觉感官障碍会导致难以把握,手指运动的选择,探索的对象(8)以及负面影响书法技能(9]。

因为更好的触觉支持运动学习(10),触觉感官功能的恢复是非常重要的康复任务。然而,系统回顾报告(11)缺乏儿童触觉功能障碍的干预研究表明减少与CP和确认需要治疗研究专门针对改善CP患儿的触觉感官障碍。几个触觉治疗像刺激特定的培训12),转让增强培训(12),和镜治疗被认为是值得进一步调查。

其他研究显示积极影响的感官反馈系统康复患者的神经功能障碍(12- - - - - -15]。使用这样的系统,例如,改善肌肉实现姿态控制和平衡校正或取得进展很长一段时间后运动功能训练阶段(12]。也的发展动作技能和写作时手指动作的协调利用触觉写平板电脑被描述在13]。使用这种方法可以显著地提高孩子的写作能力与CP。根据我们的经验,生物反馈训练像弹钢琴数字接口可以诱发积极的CP患儿神经元变化(15]。概述生物反馈疗法通过视觉或听觉输入方法给出了减少患者身体状况(16]。

本研究的目的是开发一个新的反馈系统,旨在减少手指的触觉感官赤字和提高选择性地使用手指在儿童和青少年与CP。培训体系提供一种无害的振动的各个手指的手产生触觉,以有趣的方式,为病人提供信息的手指刺激他的反应。机械振动检测到的皮肤和提供一个时变刺激皮肤,更容易被探测到(17]。提出了初步结果可用性和设计的反馈系统的潜在功效。实验研究在儿童和青少年CP的不同原因和严重程度。

2。材料和方法

2.1。系统设计

小振动马达连接到单个手指的手手套(图1)。汽车是由单片机和外部控制产生振动的手指。振动马达之间的微控制器提供了一个接口,按钮响应键盘和电脑位于下面的按钮,通过USB接口连接到单片机。响应键盘包含五个按钮,每个按钮,从左向右,与不同的手指(左边按钮与最左边的手指,等等)。按钮是商用电灯开关,有一个足够大的尺寸,以便使用限制患者运动功能。键盘及其所有组件没有锋利的边缘或角落,可能导致受伤。底部一侧的板有防滑涂层表面和板面完全耐洗的原因卫生。振动电机是附着在手套手指hook-and-loop磁带和类似于在移动电话。这成为可能使用不同的手套(例如,不同大小)相同的键盘,因此加快了连续测试的几个病人。的干扰降到最低的手指动作、振动马达钉上了一边的手套,而不是手指垫。 The nail side is also preferable because of more direct transmission of vibration.

2.2。软件

虚拟仪器的软件编写。用户界面设计,方便使用,尤其是对残疾儿童和青少年。通过单片机软件读取按钮的响应,控制振动马达的手套,并记录测量数据。以下数据存储:(1)手指被刺激,按钮被按下(2),(3)振动的时间从一开始就通过按钮按下的响应。

2.3。感觉运动任务

感觉运动的任务是作为一种反馈开发游戏。参与者戴着手套内置振动马达(图1)。交付的汽车振动的手指分开,一次一个。游戏包括指示通过按相应的按钮在键盘上的手指收到了振动。这个话题也收到了视觉反馈的响应是否正确。这个主题的目的是尽可能准确执行任务(至少可能的错误)。更详细的描述实验过程中使用下面描述的研究。

2.4。实验的程序

实验过程是解释使用流程图如图2。

所有实验对象都接受相同的振动振幅和频率在200赫兹(1 G)。振动的强度是由振动电机的技术特点。而且振幅,所有参与者很容易感知并没有受到伤害。排除视觉反馈的影响,参与者被建议不要看他们的手在会话期间但治疗师。受试者被告知他们应该关注按正确的按钮,不做任务尽可能快。双手被测试。惯用手是测试第一,紧随其后的是非惯用手。至少20为每个手进行了试验。然而,一些参与者,在很短的时间内表现20试验要求做更多的试验。在这种情况下,一个额外的(即10试验。, maximum 30 trials in total) were presented and responses were recorded. The fingers of each hand were stimulated in a random order, and the average number of trials per finger lies between 4,9 and 5,7. The duration of each treatment session including preparation was about 20 minutes per hand.

完成游戏的反馈之后,错误的数量每手指和训练日进行了分析。因为不同的手指刺激不同的时间,错误的数量除以每个手指的试验数量。所有执行计算的平均响应时间试验,也检查了。

总共8天在2周内进行培训。8训练的第一天被撤的分析,由于参与者熟悉反馈装置。

2.5。样本

四个孩子和三个年轻人CP的不同类型和严重程度参与培训的反馈。两个人被诊断为收购CP创伤性脑损伤(TBI)后,两人被诊断为左侧单边痉挛性脑瘫(USCP),和三个被诊断出患有双边痉挛性脑瘫(BSCP)。他们的临床数据表1。入选标准是手触感觉和运动的存在赤字被确定使用下面描述的临床测试。这些受试者不能够理解任务被排除在外。实验过程都是医学院伦理委员会批准。从所有参与者获得知情同意,必要时从父母开始前测量。

在研究过程中,没有一个参与者打断了他/她的康复和训练计划与CP中心人。治疗程序跑学校期间,由演讲,理疗,和职业治疗。

3所示。临床检查

之前研究所有测试受试者根据粗大运动功能分类系统分类(GMFCS) [18)和手动能力分类系统(mac) [19]。此外,以下进行了临床调查:(a)测定的主导地位,(b)的手屈曲挛缩,(c)手指反对测试和(d)前臂旋后能力的证明。GMFCS和mac电脑水平和临床检查结果表1。

三个测试之前和之后进行研究:(1)触觉的手指,(2)手指的召唤,(3)盒子和块测试(见[20.])。手指的触觉是测试在以下方式(见例如,[21):每个手指刷用棉签和/或用手指。孩子们识别并分配相应的在刷牙的手指。如果一个孩子没能称之为感知手指(由于认知障碍),他或她可能会指出手指的感觉。测试是闭着眼睛。两个试验相同的结果为每个手指提供明确的证据证明存在与否的触觉赤字。

“手指”测试,任务是指向那些被称为治疗师的手指。而触觉的先前的测试评估参与者的本体感受的能力,手指调用测试旨在评估病人在多大程度上可以识别和选择性地移动手指,或者,换句话说,“身体内部地图”有多准确,在缺乏外部本体感受的刺激,病人能够移动手指。最大限度的决定是采取试验成功后两个试验。

盒子和块测试,任务是提升和移动木制的多维数据集厘米高15厘米的分区大小。尽可能多的木头方块应该在1分钟的时间间隔。

4所示。结果

所有的测试都能够执行培训与设计系统。测量结果成功地存储在电脑上。

测试的结果从1到3,手指触感,手指的调用,盒子和块测试,介绍了表2来4。

提高手指的触觉和手指识别都观察到。

触觉测试的结果展示在表2。手指与受损的触觉感知训练之前和之后。在训练之前,70年18手指(25日7%)被认为有异常的敏感性。训练后,只剩下11(15 7%)这样的手指,这意味着10%的手指与完整的触觉灵敏度检测所有7个科目。这种改善更明显的手指非惯用手(17个,减少了1%的手指触觉受损后培训)。5,手指的灵敏度是改善非惯用手(比较表1和2)。在两个学科BSCP没有客观的观察改进,优势手的手指和手指的非惯用手(比较表1和2)。

手指调用测试的结果在表3。那些没有正确地称为指定的手指。能够识别手指被干扰对象7投4中。发现在两个主题,一个进步,在一个主题没有观察到的变化,甚至在一个主题识别的回归建立了双手的无名指。完全的手指70(28岁的6%)被称为错误之前的训练。训练后,手指miscallings下降到12个手指(17日1%)。这个结果是在非惯用手的手指更加明显;从31日miscallings的数量减少,4%,3%。

在盒子和块测试,Wilcoxon符号秩检验(WT)被用来确定移动方块的数量是否在培训前后明显不同。是意义。根据获得的值(见表4)并没有显著的差异。

特别感兴趣的是上面的描述是否反馈训练可以提高非惯用手在错误的数量和响应时间。原来错误的数量下降16个35(45.7%)的非惯用手,手指在6根手指(17.1%)保持不变,增加13个手指(37.2%)。分析错误的数量占主导地位的平均响应时间的手,双手与Wilcoxon符号秩检验并没有发现显著变化在整个集团。然而,有个别学科的积极趋势建立了响应时间。这样的一个例子如图3。在这里,平均响应时间,之间的时间的表示振动和响应按下键盘上的一个按钮,每个手指的话题了。最左边的数据点为每个手指对应于第一个训练日,最右边的点对应于最后一个训练日。黑色线条显示安装的趋势。的负斜率线意味着响应时间减少连续训练的日子,意味着趋势识别改进的手指。

5。讨论

许多机械感受器位于尤其是在手中能感知和区分振动17]。因此它是合理的假设的振动将会被其直接影响手指的皮肤和可以帮助提高手指的触觉敏感性和识别。实验反馈训练设备的设计提高手指的触觉和认可儿童和青少年用手指因脑损伤敏感性和协调问题。

尽管2周的培训周期短,改善识别的敏感性和手指。这些结果在非惯用手更加明显,这是按照非惯用手的证据有更多潜在的改进。同时,错误的数量以非惯用手的手指普遍下降。这些研究结果令人鼓舞和支持潜在好处的培训可以用CP在儿童和青少年。

没有显著差异之前和之后的训练成绩的盒子和块测试。此外,平均响应时间的减少不明显,虽然影响一个个案(示例图3)。然而,由于运动和感觉功能不能被认为是独立于彼此,感觉能力的提高可能会导致运动技能的提高(见[22]),我们预计,提高运动技能和手指协调可以实现在较长的培训期间,这将导致的减少响应时间和更好的盒子,阻止考试的成绩。一项长期研究证实这一假设是必要的。此外,更大的样本量是需要进行有意义的统计分析。

设计反馈系统适用于儿童和青少年与痉挛性肌张力,协调,和上肢感觉赤字。所有研究的参与者评价反馈培训有趣,易于使用,有利于他们的手。

治疗师也报道重大关注和所有参与者的愿望继续治疗。由于低成本和容易处理,反馈培训也可以在家完成,另外可以降低治疗成本。

6。结论

培训的反馈系统是触觉灵敏度和选择性地使用手指在儿童和青少年与CP。展示了这种训练方法的可行性的初步研究5科目与先天性CP和2科目获得CP创伤性脑损伤后被训练了两个星期。我们的研究结果提供了初步证据表明,设计系统可以很容易地实现这个系统和培训可能有利于改善触觉灵敏度和选择性地使用手指。还需要更多的研究来量化受益的程度和比较我们的方法与传统的康复方法。

利益冲突

作者没有利益冲突披露。

作者的贡献

托拜厄斯Blumenstein训练设备的设计和制造,写论文,做了测量。安娜Alves-Pinto参与数据的分析。Varvara Turova参加和准备论文的数据分析和解释。西蒙Aschmann参与准备和开展研究的临床试验和分析数据。Ines Lutzow参与了这项研究,规划和设计并进行了临床试验的数据收集。蕾妮兰佩构思,进行协调研究和起草。所有作者阅读和批准了期末论文。

引用

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