A hybrid brain-muscle-machine interface for stroke rehabilitation: Usability and functionality validation in a 2-week intensive intervention
Notice bibliographique
Résumé
Introduction: The primary constraint of non-invasive brain-machine interfaces (BMIs) in stroke rehabilitation lies in the poor spatial resolution of motor intention related neural activity capture. To address this limitation, hybrid brain-muscle-machine interfaces (hBMIs) have been suggested as superior alternatives. These hybrid interfaces incorporate supplementary input data from muscle signals to enhance the accuracy, smoothness and dexterity of rehabilitation device control. Nevertheless, determining the distribution of control between the brain and muscles is a complex task, particularly when applied to exoskeletons with multiple degrees of freedom (DoFs). Here we present a feasibility, usability and functionality study of a bio-inspired hybrid brain-muscle machine interface to continuously control an upper limb exoskeleton with 7 DoFs. Methods: The system implements a hierarchical control strategy that follows the biologically natural motor command pathway from the brain to the muscles. Additionally, it employs an innovative mirror myoelectric decoder, offering patients a reference model to assist them in relearning healthy muscle activation patterns during training. Furthermore, the multi-DoF exoskeleton enables the practice of coordinated arm and hand movements, which may facilitate the early use of the affected arm in daily life activities. In this pilot trial six chronic and severely paralyzed patients controlled the multi-DoF exoskeleton using their brain and muscle activity. The intervention consisted of 2 weeks of hBMI training of functional tasks with the system followed by physiotherapy. Patients’ feedback was collected during and after the trial by means of several feedback questionnaires. Assessment sessions comprised clinical scales and neurophysiological measurements, conducted prior to, immediately following the intervention, and at a 2-week follow-up. Results: Patients’ feedback indicates a great adoption of the technology and their confidence in its rehabilitation potential. Half of the patients showed improvements in their arm function and 83% improved their hand function. Furthermore, we found improved patterns of muscle activation as well as increased motor evoked potentials after the intervention. Discussion: This underscores the significant potential of bio-inspired interfaces that engage the entire nervous system, spanning from the brain to the muscles, for the rehabilitation of stroke patients, even those who are severely paralyzed and in the chronic phase.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».