neuroreha 2017; 09(01): 41-44
DOI: 10.1055/s-0043-101367
Originalarbeit
Georg Thieme Verlag KG Stuttgart · New York

Neurorehabilitation mit einem Roboterball – ein geeignetes Therapiekonzept?

Neurorehabilitation with a robotic ball – an applicable therapy concept?
Tilo Neuendorf
,
Daniel Zschäbitz
,
Nico Nitzsche
,
Henry Schulz
Further Information

Publication History

Publication Date:
13 March 2017 (online)

Die Erkenntnisse nach erstmaliger Anwendung des Roboterballs „Sphero 2.0“ in der Schlaganfallrehabilitation sind zugleich aufschlussreich und vielversprechend. Das innovative Therapiekonzept wurde als willkommene, ansprechende Ergänzung zu bekannten Verfahren akzeptiert. Unterhaltsame, variabel gestaltbare Spiele ermöglichen den Patienten einen intuitiven Zugang zu Technologien, mit denen sie motorisch und kognitiv anspruchsvolle Aufgaben lösen, die zugleich bestehende Defizite sinnvoll therapieren. Durch Spaß an Bewegung und Therapie könnte die Compliance positiv beeinflusst werden.

Zusammenfassung

Hintergrund Motorische Limitierungen infolge spastischer Hemiparese nach einem Schlaganfall sind alltagsrelevant für Patienten. Im Zuge der Weiter- und Neuentwicklung therapeutischer Inhalte werden Unterhaltungsmedien zu Rehabilitationszwecken ergänzend und oft in spielerischer Form eingesetzt.

Ziel der Arbeit Der Roboterball „Sphero 2.0“ könnte geeignet sein, um Anwendung im Rahmen der Funktionswiederherstellung der oberen Extremitäten zu finden. In dieser Studie wird die Eignung als spielerischer Therapieinhalt bei Schlaganfallpatienten überprüft.

Methoden Die Therapie wurde ergänzend zu regulären Maßnahmen an n = 3 Schlaganfallpatienten (50,33 ± 5,69 Jahre, 78,67 ± 22,28 kg, 174,67 ±1 0,50 cm, 1768 ± 2117 Tage nach Schlaganfall) mit spastischer Hemiparese in 12 Trainingseinheiten zu jeweils 45 min angewendet. Patienten und Therapeuten gaben ihre Einschätzungen nach der Intervention jeweils auf einem dafür entworfenen Fragebogen an. Das Therapiekonzept wurde mit drei Apps sowie mit einem Smartphone, Tablet und Roboterball umgesetzt.

Ergebnisse Die Patienten konnten trotz heterogenem Ausprägungsgrad der Symptomatik alle Spiele durchführen. Die Bewegungsaufgaben waren kognitiv sowie motorisch anspruchsvoll und eignen sich für die Therapie der bestehenden Defizite. Diese Therapie könnte die Motivation zum verstärkten Einsatz der geschädigten Körperhälfte und deren Wahrnehmung positiv beeinflussen.

Diskussion Die Erkenntnisse nach erstmaliger Anwendung des Roboterballs „Sphero 2.0“ in der Schlaganfallrehabilitation sind zugleich aufschlussreich und vielversprechend. Das innovative Therapiekonzept wurde als willkommene, ansprechende Ergänzung zu bekannten Verfahren akzeptiert. Unterhaltsame, variabel gestaltbare Spiele ermöglichen den Patienten einen intuitiven Zugang zu Technologien, mit denen sie motorisch und kognitiv anspruchsvolle Aufgaben lösen, die zugleich bestehende Defizite sinnvoll therapieren. Durch Spaß an Bewegung und Therapie könnte die Compliance positiv beeinflusst werden.

Abstract

Background Motor function limitations as result of spastic hemiparesis after stroke affect the everyday life of patients. In the course of advancements and new developments of therapy contents entertainment media are used for complementary and often playful rehabilitation purposes.

Objective The robotic ball „Sphero 2.0” may be suitable in order to restore motor functions of the upper extremity. In this study the feasibility as playful therapy contents for stroke patients is tested.

Methods The therapy was applied additionally to regular procedures in n = 3 stroke patients (50,33 ± 5,69 years, 78,67 ± 22,28 kg, 174,67 ± 10,50 cm, 1768 ± 2117 days post stroke) with spastic hemiplegia during 12 training sessions with 45 min each. After the intervention patients and therapists gave their evaluation using a designed questionnaire for that purpose. The therapy was implemented with three apps and one smartphone, tablet and robotic ball.

Results Despite the heterogeneous severity of symptoms the patients were able to perform all games. The movement tasks were cognitively and physically demanding and are suitable in treating existing deficits. This therapy could be beneficial to enhance the use and enhancement of the impaired side of the body.

Conclusions After the first time application of the robotic ball „Sphero 2.0” within the context of stroke rehabilitation the results are informative as well as promising. The innovative therapy concept was assessed as stimulating, useful addition to known treatments. Entertaining and variable games allow patients to get intuitively access to technology by which they solve cognitive and motor tasks and treat existing deficits at the same time. The patients enjoyed the exercise and therapy which in turn could improve compliance.

 
  • Literatur

  • 1 Alankus G, Lazar A, May M. et al. Towards customizable games for stroke rehabilitation. CHI 2010: Therapy and Rehabilitation. 2010
  • 2 Anguita D, Ghio A, Oneto L. et al. Human activity recognition on smartphones using a multiclass hardware-friendly support vector machine: Ambient assisted living and home care. Berlin: Springer; 2012: 216-223
  • 3 Banos O, Damas M, Pomares H. et al. Daily living activity recognition based on statistical feature quality group selection. Expert Systems with Applications 2012; 39 (09) 8013-8021
  • 4 Brown M, Deitch T, O’Conor L. Activity classification with smartphone data. STANFORD CS 229 Fall. 2013
  • 5 Bulling A, Blanke U, Schiele B. A tutorial on human activity recognition using body-worn inertial sensors: ACM Computing Surveys (CSUR). ACM 2014; 46 (03) 33
  • 6 Burke J, McNeill M, Charles D. et al. Serious games for upper limb rehabilitation following stroke. VS-GAMES ’09. 2009
  • 7 Busch M, Schienkiewitz A, Nowossadeck E. et al. Prävalenz des Schlaganfalls bei Erwachsenen im Alter von 40 bis 79 Jahren in Deutschland. Bundesgesundheitsblatt – Gesundheitsforschung – Gesundheitsschutz 2013; 56 5–6 656-660
  • 8 Cruz VT, Bento VF, Ribeiro DD. et al. A novel system for automatic classification of upper limb motor function after stroke: An exploratory study. Medical engineering & physics 2014; 36 (12) 1704-1710
  • 9 Egglestone SR, Axelrod L, Nind T. et al. A design framework for a home-based stroke rehabilitation system: Identifying the key components. Pervasive Computing Technologies for Healthcare. 2009 PervasiveHealth. 3rd International Conference on IEEE. IEEE 2009; 1-8
  • 10 Ferreira C, Guimarães V, Santos A. et al. Gamification of stroke rehabilitation exercises using a smartphone. Proceedings of the 8th International Conference on Pervasive Computing Technologies for Healthcare. 2014
  • 11 Göbel S, Hardy S, Steinmetz R. et al. Serious Games zur Prävention und Rehabilitation. 4. Deutscher AAL-Kongress. 2011
  • 12 Goble DJ, Cone BL, Fling BW. Using the Wii Fit as a tool for balance assessment and neurorehabilitation: The first half decade of „Wii-search”?. J Neuroeng Rehabil 2014; 11 (12) 3-11
  • 13 Goodney A, Jung J, Needham S. et al. Dr. Droid: Assisting stroke rehabilitation using mobile phones. Mobile Computing, Applications, and Services. Berlin: Springer; 2012: 231-242
  • 14 Hall-Geisler K. How Sphero works [Internet]. 2012
  • 15 Handschu R, Audebert H. others Telemedizin beim Schlaganfall. Nervenheilkunde 2009; 28 (03) 103-107
  • 16 Hauptmann B. Von der Theorie zur Praxis: Grundlagen prozeduralen und motorischen Lernens. In: Dettmers C, Bülau P, Weiller C. Hrsg. Schlaganfall Rehabilitation. Bad Honnef: Hippocampus; 2007: 25-52
  • 17 Heuschmann P, Busse O, Wagner M. et al. Schlaganfallhäufigkeit und Versorgung von Schlaganfallpatienten in Deutschland. Aktuelle Neurologie 2010; 37 (07) 333-340
  • 18 Huijgen BC, Vollenbroek-Hutten MM, Zampolini M. et al. Feasibility of a home-based telerehabilitation system compared to usual care: Arm/hand function in patients with stroke, traumatic brain injury and multiple sclerosis. Journal of Telemedicine and Telecare 2008; 14 (05) 249-256
  • 19 Johnson M, Trickey M, Brauer E. et al. TheraDrive: A new stroke therapy concept for home-based, computer-assisted motivating rehabilitation. Engineering in Medicine and Biology Society, 2004. IEMBS’04 26th Annual International Conference of the IEEE. IEEE 2004; 4844-4847
  • 20 Jones B, Dillman K, Aghel Manesh S. et al. Designing an immersive and entertaining pervasive gameplay experience with spheros as game and interface elements. Proceedings of the first ACM SIGCHI Annual Symposium on Computer-Human Interaction in Play. ACM 2014; 425-426
  • 21 Kohana M, Okamoto S. Sphero control system using a web browser. Network-Based Information Systems (NBiS), 2014. 17th International Conference on IEEE. IEEE 2014; 606-610
  • 22 Kurkovsky S. Mobile computing and robotics in one course: Why not? Proceedings of the 18th ACM Conference on Innovation and Technology in Computer Science Education. ACM 2013; 64-69
  • 23 Langhorne P, Coupar F, Pollock A. Motor recovery after stroke: A systematic review. The Lancet Neurology. Elsevier 2009; 8 (08) 741-754
  • 24 Laver KE, Schoene D, Crotty M. et al. Telerehabilitation services for stroke. The Cochrane Library. Wiley Online Library; 2013: 12
  • 25 Laver KE, George S, Thomas S. et al. Virtual reality for stroke rehabilitation. Cochrane Database Syst Rev. Wiley Online Library; 2015: 2
  • 26 Loureiro RC, Harwin WS, Nagai K. et al. Advances in upper limb stroke rehabilitation: A technology push. Medical & Biological Engineering & Computing 2011; 49 (10) 1103-1118
  • 27 Lichy PDC, Hacke W. Schlaganfall. Der Internist 2010; 51 (08) 1003-1012
  • 28 Lohse KR, Hilderman CG, Cheung KL. et al. Virtual reality therapy for adults post-stroke: A systematic review and meta-analysis exploring virtual environments and commercial games in therapy. PloS one 2014; 9 (03) e93318
  • 29 Mendez-Zorrilla A, Garcia-Zapirain B, Eskubi-Astobiza J. et al. Sphero as an interactive tool in computer games for people with ID. Computer Games: AI, Animation, Mobile, Multimedia, Educational and Serious Games (CGAMES), 2015. IEEE 2015; 99-102
  • 30 Neuendorf T, Zschaebitz D, Nitzsche N. et al. Therapeutischer Effekt sensor-gestützter Rehabilitationssysteme bei Schlaganfallpatienten. Therapeutic effect of sensor-based rehabilitation systems in stroke patients. Akt Neurol 2016; 43: 24-31
  • 31 Nirme J, Rubio B, Duff A. et al. At home motor rehabilitation in the chronic phase of stroke using the rehabilitation gaming system. Converging Clinical and Engineering Research on Neurorehabilitation. Berlin: Springer; 2013: 931-935
  • 32 Patel S, Hughes R, Hester T. et al. A novel approach to monitor rehabilitation outcomes in stroke survivors using wearable technology. Proceedings of the IEEE. IEEE 2010; 98 (03) 450-461
  • 33 Prashun P, Hadley G, Gatzidis C. et al. Investigating the trend of virtual reality-based stroke rehabilitation systems. 14th International Conference on Information Visualisation. 2010
  • 34 Saini S, Rambli DRA, Sulaiman S. et al. A low-cost game framework for a home-based stroke rehabilitation system. 2012 International Conference on Computer & Information Science (ICCIS). IEEE 2012; 55-60
  • 35 Saposnik G, Levin M. et al. Virtual reality in stroke rehabilitation a meta-analysis and implications for clinicians. Stroke 2011; 42 (05) 1380-1386
  • 36 Schubert F, Lalouschek W. Schlaganfall. In: Lehrner J, Pusswald G, Fertl E. et al. Hrsg. Klinische Neuropsychologie: Grundlagen – Diagnostik – Rehabilitation. Berlin: Springer; 2006: 345-356
  • 37 Sphero. Im Internet: www.sphero.com/sphero Stand: 04.01.2017
  • 38 Sphero System Development Kit. Im Internet: http://sdk.sphero.com/ Stand: 04.01.2017
  • 39 Stroke (EROS) Investigators ER. et al. Incidence of stroke in Europe at the beginning of the 21st century. Stroke 2009; 40 (05) 1557-1563
  • 40 Su X, Tong H, Ji P. Activity recognition with smartphone sensors. Tsinghua Science and Technology TUP 2014; 19 (03) 235-249
  • 41 Timmermans A, Saini P, Willmann R. et al. Home stroke rehabilitation for the upper limbs. Engineering in Medicine and Biology Society, 2007. EMBS 2007. 29th Annual International Conference of the IEEE. IEEE 2007; 4015-4018
  • 42 Wade E, Parnandi AR, Matari MJ. Automated administration of the wolf motor function test for post-stroke assessment. Pervasive Computing Technologies for Healthcare (PervasiveHealth). 4th International Conference on-NO PERMISSIONS. IEEE 2010; 1-7
  • 43 Webster D, Celik O. Systematic review of Kinect applications in elderly care and stroke rehabilitation. J Neuroeng Rehabil 2014; 11 (01) 108
  • 44 Weimar C, Diener HC. et al. Diagnose und Therapie der Schlaganfallbehandlung in Deutschland. Ergebnisse der deutschen Schlaganfalldatenbank. Dtsch Ärztebl 2003; 100: 2576-2525
  • 45 Wulf G. Motorisches Lernen: Einflussgrößen und ihre Optimierung. In: Dettmers C, Bülau P, Weiller C. Hrsg. Schlaganfall Rehabilitation. Bad Honnef: Hippocampus; 2007: 3-24
  • 46 Zheng H, Davies RJ, Black ND. Web-based monitoring system for home-based rehabilitation with stroke patients. Computer-Based Medical Systems, 2005 Proceedings 18th IEEE Symposium. IEEE 2005; 419-424