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ORCID:  http://orcid.org/0000-0001-5666-0831
Document type: Dissertação
Access type: Acesso Aberto
Title: Desenvolvimento da estrutura robótica atuada por cabos para reabilitação bimanual do corpo humano
Alternate title (s): Development of the bimanual cable-driven robot for rehabilitation
Author: Alves, Thiago
First Advisor: Gonçalves, Rogério Sales
First member of the Committee: Caurin, Glauco Augusto de Paula
Second member of the Committee: Dionisio, Jadiane
Third member of the Committee: Lima, Antônio Marcos Gonçalves de
Summary: O Acidente Vascular Encefálico (AVE) é a principal causa de incapacidade entre adultos em todo o mundo. A utilização de dispositivos robóticos na reabilitação do AVE permite uma maior intensidade das terapias, podendo gerar melhorias no desempenho motor e funcional. Nesta dissertação foi desenvolvida uma estrutura robótica atuada por cabos para ser aplicada na reabilitação do AVE. Este dispositivo pode ser utilizado nas configurações unilateral (1 ou 2 GDL), bilateral ou bimanual, atuando em uma trajetória linear ou planar que pode ser ensinada (“teaching-by-demonstration”). Vários jogos sérios foram desenvolvidos para este dispositivo para motivar o paciente a realizar os exercícios de reabilitação. Durante os jogos bimanuais, o movimento é dificultado se não há o uso de ambos braços e uma estratégia de controle do tipo “assist-as-needed” altera a quantidade de assistência conforme o desempenho e progresso do paciente. Uma validação de repetibilidade realizada mostrou uma pequena variação dos limites do movimento. Um software de avaliação (BiEval) foi desenvolvido para avaliar o desempenho/progresso do paciente com base em parâmetros mensuráveis. Quinze participantes saudáveis realizaram exercícios utilizando o dispositivo na versão bimanual. Um Inventário de Motivação Intrínseca (IMI) foi aplicado nos participantes saudáveis e pós-AVE, resultando em alto grau de aprovação, competência e relaxamento durante a realização dos exercícios. Dez pacientes, 5 com AVE crônico e 5 com AVE agudo (6±2,1 meses após o AVE) realizaram, durante 5 semanas, 2 a 3 sessões por semana compostas por 30 minutos de terapia robótica com o jogo MineCart após 50 minutos de terapia de reabilitação convencional. Dois pacientes relataram cansaço e foram excluídos da avaliação pós intervenção. Comparando-se a primeira e última sessão de reabilitação, os pacientes melhoraram (p<0.05) em sete parâmetros de desempenho. Desta forma, a estrutura proposta poderá ser uma ferramenta auxiliar a ser utilizada em conjunto com os procedimentos convencionais de fisioterapia.
Abstract: Stroke is the leading cause of disability in adults worldwide. Robotic rehabilitation therapy enables high-dosage and high-intensity training, improving motor function and functional outcomes. This work presents a cable-driven robot for stroke rehabilitation. The possible setups for this device are unilateral (1 or 2 DOF), bilateral or bimanual, acting in a linear or planar trajectory that can be taught (teaching-by-demonstration). Several serious games were developed together with this device to motivate the patient within the rehabilitation exercises. During the bimanual game play, movement is hampered if there is no use of both arms and an assist-as-needed control changes the amount of assistance based on patient performance and progress. A device validation was performed, and the results showed high accuracy and repeatability levels. A software (BiEval) was developed to evaluate the patient's performance/progress based on quantifiable measures. Fifteen healthy volunteers received exercises using the bimanual device. The level of motivation was measured for healthy and post-stroke volunteers by the Intrinsic Motivation Inventory (IMI), and indicated positive ratings in the dimensions: high interest, high competence and low pressure. Ten stroke patients, 5 chronic stroke and 5 with acute stroke (6±2.1 months after stroke) received 2-3 training sessions each week, during a period of 5 weeks. The training session was composed of bimanual robotic therapy with the MineCart game (30 minutes) in addition to traditional therapy (50 minutes). Two patients reported fatigue and dropped out of the intervention; they were excluded from pos-intervention evaluation. Comparing the first vs. last rehabilitation training session, seven patient’s performance parameters were significant improved. In this way, the proposed structure can be a tool to be used together the conventional physiotherapy.
Keywords: AVE
Stroke
Reabilitação
Rehabilitation
Dispositivo robótico atuado por cabos
Cable-driven robot
Bimanual
Acidentes vasculares cerebrais - Reabilitação
Assist-as-needed
Robótica na medicina
Jogos sérios
Serious games
Engenharia mecânica
Area (s) of CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::MECANICA DOS SOLIDOS
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Program: Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica
Quote: ALVES, Thiago. Desenvolvimento da estrutura robótica atuada por cabos para reabilitação bimanual do corpo humano. 2019. 174 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2019. DOI http://dx.doi.org/10.14393/ufu.di.2019.7.
Document identifier: http://dx.doi.org/10.14393/ufu.di.2019.7
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/25392
Date of defense: 28-Feb-2019
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