Erilaisia yläraajarobotteja on kokeiltavana kuntoutusvälineenä aivoverenkiertohäiriön sairastaneilla, mutta luotettava näyttö niiden hyödyllisyydestä puuttuu.
Tutkimus «Poli P, Morone G, Rosati G ym. Robotic technologie...»1: yläraajan robotit, systemaattinen katsaus 2014
Robotti määritellään etukäteen ja moneen toimintaan ohjelmoitavana laitteena, jolla voidaan liikuttaa materiaalia, osia tai erityisiä laitteita tuottamaan ohjelmoidusti tietty tehtävä.
Poli ym. «Poli P, Morone G, Rosati G ym. Robotic technologie...»1 luokittelivat yläraajan robotit kolmella eri tavalla. Luokittelu voidaan tehdä sen mukaan mihin yläraajan kohtaan harjoittelu keskittyy: 1) yhden tai molempien olkapäiden liike, 2) kyynärpään liike, 3) ranteen liike tai 4) käden liike. Luokittelu voi perustua myös laitteen mekaanisiin ominaisuuksiin: 1) exoskeleton tai 2) operational machine/end-effector. Kolmantena luokittelu voi perustua kontrollistrategiaan: 1) passiivinen liike, jossa robotti liikuttaa kuntoutujan kättä, 2) aktiivinen ei-tuettu liike, jossa kuntoutuja vastaa liikkeestä täysin itse, 3) aktiivinen liike, jossa kuntoutuja yrittää tehdä liikkeen ja robotti avustaa, kun tahdonalaista liikettä on mutta ei tarpeeksi, 4) aktiivinen vastustettu liike, jossa kuntoutuja tekee työn robotin suorittamaa antagonistivastustusta vastaan, tai 5) kaksikätinen harjoittelu, jossa terveen käden liike matkitaan aktiivisesti / passiivisesti / avustettuna liikkeenä pareettisella kädellä.
Changin ja Kimin «Chang WH, Kim YH. Robot-assisted Therapy in Stroke...»2 mukaan kuntoutusrobotit voidaan jakaa terapeuttisiin ja avustaviin robotteihin. Jälkimmäisten tarkoitus on kompensaatio ja terapeuttisten robottien tehtäväkeskeinen harjoittelu. Terapeuttisiin robotteihin kuuluu yhdenmukaisesti Poli ym. «Poli P, Morone G, Rosati G ym. Robotic technologie...»1 mekaanisten ominaisuuksien luokittelun mukaisesti end-effector-laitteet ja exoskeletonit. End-effector-laitteet tarjoavat mekaanista voimaa raajoille. Nämä laitteet ovat helppoja käyttää, mutta niillä kehon proksimaalisten nivelien kontrollointi on rajallista, mikä voi johtaa epänormaaleihin liikemalleihin. Exoskeleton-roboteissa on vartalon raajojen mukaisesti säädeltävät akselit. Niveliä voidaan kontrolloida yksilöllisesti. Exoskeletonien rakenne on mutkikkaampi, ja ne ovat kalliimpia kuin end-effector-laitteet.
Jarrassé ym. «Jarrassé N, Proietti T, Crocher V ym. Robotic exos...»3 tutkivat robotteja, jotka sallivat vähintään 3 liikesuunnan vapausasteet (3-DoF, 3 degrees of freedom) vähintään kahteen niveleen yläraajassa (olkapää, kyynärpää tai ranne). Passiiviset "spring-like"-rakenteiset tai kaapelirobotteja useilla kontaktipisteillä ei otettu mukaan, vaikkakin muutama edellä mainittu robotti valikoitui mukaan niiden toimiessa niveltasolla samanlaisesti kuin exoskeletonit. 30 eri laitteesta vain 11 oli testattu aivoverenkiertohäiriön sairastaneilla, ja vain muutamassa tutkimuksessa oli yli 10 koehenkilöä. 1/3 laitteista ei löydy julkaisuja alan tieteellisissä päälehdissä tai kongressijulkaisuina 3 viimeiseltä vuodelta. Katsauksessa käytiin perusteellisesti läpi laitteiden toiminta- ja fysiologisia perusteita.
Tutkijat pohtivat, että exoskeletonit voivat teoriassa yhdistää motorisen oppimisen perusteet, kuten aktiivisten liikkeiden toistojen tärkeyden, ja klassiset menetelmät, jotka perustuvat liikekoordinaation laadun parantamiseen. Monet äskettäin kehitetyistä laitteista harjoittavat yhtä niveltä tai nivelryhmää, kuten käsi- tai rannerobotit ja yksinkertainen käden liikeanalyysi, esimerkiksi pelikonsolit. Tutkijat kuitenkin varoittavat, että laitteet ovat harvoin toiminnallisia ja saattavat johtaa kompensatorisiin strategioihin. Siksi exoskeletonit ovat lupaavia, mutta niissä on vielä lukuisia teknologisia, fysiologisia ja kliinisiä haasteita.
Vain ARMin IV exoskeleton on testattu RCT-asetelmalla, ja 45 minuutin terapia 3 kertaa viikossa 8 viikon ajan ei tuottanut tilastollisesti merkitsevää eroa kontrolliryhmään Fugl–Meyerin pisteillä arvioituna. Kliininen tutkimus TWrex-laitteella, joka ei ole motorisoitu, mutta käyttää mukautuvaa tukea käden kannatteluun, tuotti samanlaisen tuloksen. Lopuksi tutkijat listaavat syitä, miksi positiivisia tuloksia ei ole.
Tutkimus «Teo WP, Chew E. Is motor-imagery brain-computer in...»4: MI-BCI
Viimeisenä 30 vuonna on lisääntyvästi tutkittu aivo-tietokonetekniikan (BCI, brain-computer technology) mahdollisuuksia kuntoutuksen yhteydessä, erityisesti BCI:n ja robottien yhteistyötä pareettisten raajojen liikuttamiseksi. Menetelmissä on käytetty sekä erilaisia invasiivisia (esimerkiksi aivoihin asetetut elektrodit) että noninvasiivisia neurofysiologisia mittaustekniikoita, kuten aivosähkökäyrä (EEG, elektroenkefalografia), lähi-infrapunaspektroskopia (NIRS) ja aivomagneettikäyrä (MEG, magnetoenkefalografia), luomaan viestinnän yhteyksiä aivojen ja BCI-tekniikan välillä. EEG on yleisin ajallisen tarkkuuden, alhaisten asennuskustannusten, siirrettävyyden ja menetelmän noninvasiivisen luonteen vuoksi.
EEG-pohjainen BCI havaitsee mielikuvaharjoittelun (MI, motor imagery) synkronisaation liiketuntoaivokuoren oskillaatiorytmissä eli mielikuvaharjoittelu aktivoi niitä sensomotorisia alueita, jotka osallistuvat varsinaisen tehtävän suorittamiseen.
Teo ym. «Teo WP, Chew E. Is motor-imagery brain-computer in...»4 tutkivat, voiko kuntoutusvaikutuksia tehostaa aivoverenkiertohäiriön sairastaneilla aktivoimalla hermoverkkoja mielikuvaharjoittelulla ja antamalla sensorista palautetta pareettisille raajoille end-effector-robotilla perustuen BCI-tekniikkaan. Tämä tarkoittaa, että henkilö mielikuvaharjoittelun avulla ohjaa tietokonetta antamaan motorisen käskyn liiketuntoaivokuorella saaden aikaan liikettä. Tutkijat esittelivät muutaman pienen kliinisen tutkimuksen. Johtopäätöksenä kuitenkin oli, että lupaavista vaikutuksista huolimatta menetelmästä puuttuu luotettava näyttö.