Interfacing a haptic robotic system with complex virtual environments to treat impaired upper extremity motor function in children with cerebral palsy

Abstract

Objective: To investigate the ability of the New Jersey Institute of Technology Robot Assisted Virtual Rehabilitation (NJIT-RAVR) system training to elicit changes in upper extremity (UE) function in children with hemiplegia secondary to cerebral palsy.

Methods: Nine children (mean age 9 years, three males) participated in three pilots. Subjects trained 1 hour, 3 days a week for 3 weeks. Two groups performed this protocol as their only intervention. The third group also performed 5–6 hours of constraint-induced movement therapy.

Results: All subjects participated in a short programme of nine, 60-minute training sessions without adverse effects. As a group, subjects demonstrated statistically significant improvements in Melbourne Assessment of Unilateral Upper Limb Function Test, a composite of three timed UE tasks and several measurements of reaching kinematics. Several subjects demonstrated clinically significant improvements in active shoulder abduction and flexion as well as forearm supination.

Conclusion: Three small pilots of NJIT-RAVR training demonstrated measurable benefit with no complications, warranting further examination.

• cerebral palsy, hemiplegia, upper extremity, rehabilitation, robotics, virtual reality

Objetivo: Investigar la capacidad del entrenamiento en el sistema New Jersey Institute of Technology Robot Assisted Virtual Rehabilitation (NJIT-RAVR) para provocar cambios en la funcionalidad de la extremidad superior (UE) en niños con hemiplejia secundaria a parálisis cerebral (CP).

Métodos: Nueve niños (edad media 9 años, tres masculinos) participaron en tres estudios piloto. Los sujetos entrenaron durante una hora, 3 días por semana durante 3 semanas. Dos grupos utilizaron este protocolo como única intervención. El tercer grupo así mismo realizó 5 a 6 horas de terapia de movimiento inducido por restricción.

Resultados: Todos los sujetos participaron en un programa corto de 9 sesiones entrenamiento de 60 minutos de duración sin efectos adversos. Como grupo, los sujetos presentaron mejorías estadísticamente significativas en el Melbourne Assesment of Unilateral Upper Limb Function Test, compuesto por tres tareas cronometradas para UE y varias mediciones de cinemática de alcance. Varios sujetos mostraron mejorías clínicamente significativas en la abducción y flexión activa del hombro así como en la supinación del antebrazo.

Conclusión: Tres pequeños estudios pilotos de entrenamiento en el NJIT-RAVR mostraron beneficio cuantificable sin complicaciones, lo que amerita mayor investigación.

Palabras clave: parálisis cerebral, hemiplejia, extremidad superior, rehabilitación, robótica, realidad virtual