Validation and use of Teslasuit in a virtual-reality environment for neuromotor rehabilitation: a proof of concept study on healthy subjects

Stroke is a leading cause of mortality and disability in the European Union, frequently resulting in hemiparesis of the limbs contralateral to the brain lesion. Post-stroke rehabilitation is essential for restoring neuromuscular function and achieving independence in daily activities. In recent years, innovative integrated devices have emerged as promising tools in this field, such as the full-body suit, named Teslasuit, which combines Neuromuscular Electrical Stimulation, IMU-based Motion Capture, and Virtual Reality. The present study investigates Teslasuit’s potential in post-stroke upper limb rehabilitation, aiming to validate its efficacy and assess its feasibility for medical applications. This study proposes validation protocols for both Teslasuit’s motion capture and electrical stimulation systems and an imitation-based exercise protocol, inspired by Mirror Therapy, to be performed in virtual reality environments. Our results, collected from 5 healthy subjects for each protocol, prove the validity of the suit motion capture system in accurately tracking movements, as well as the effectiveness of the electrical stimulation system, presented as a potential tool for neuromotor rehabilitation. Moreover, the data also demonstrate the feasibility of integrating these systems with VR. In conclusion, this research highlights that Teslasuit holds promise as a versatile and innovative device for implementing upper limb neuromotor rehabilitation therapies.

L’ictus rappresenta una delle principali cause di mortalità e disabilità nell’Unione Europea, spesso causando emiparesi degli arti controlaterali rispetto alla lesione cerebrale. La riabilitazione post-ictus è di fondamentale importanza per il ripristino delle funzioni neuromuscolari e il raggiungimento dell’indipendenza nelle attività quotidiane. Negli ultimi anni, dispositivi integrati all’avanguardia hanno cominciato a emergere come promettenti strumenti in questo ambito. Un esempio significativo è la Teslasuit, una tuta che unisce sistemi di Stimolazione Elettrica Neuromuscolare, di Motion Capture basato su sensori IMU e la Realtà Virtuale. La presente ricerca si propone di esplorare il potenziale della Teslasuit nella riabilitazione degli arti superiori di pazienti post-ictus, con l’obiettivo di convalidarne l’efficacia e valutarne l’applicabilità in ambito medico. Questo studio presenta protocolli di convalida sia per il sistema di Motion Capture della Teslasuit che per il sistema di stimolazione elettrica, oltre a proporre un protocollo di esercizi imitation-based, ispirati alla Mirror Therapy, da svolgere interagendo con ambienti di Realtà Virtuale. I nostri risultati, ottenuti dalla valutazione di 5 soggetti sani per ciascun protocollo, confermano la precisione e l’accuratezza nel monitoraggio dei movimenti del sistema di Motion Capture integrato nella Teslasuit, così come l’efficacia del suo sistema di stimolazione elettrica, presentato come un potenziale strumento per la riabilitazione neuromotoria. I dati dimostrano inoltre che sia possibile l’integrazione di questi sistemi con la VR. Da questa ricerca emerge chiaramente che la Teslasuit si configura come un dispositivo promettente per l’implementazione di terapie versatili e innovative nel contesto della riabilitazione neuromotoria dell’arto superiore.