햅틱 바이오피드백이 있는 새로운 보행 지팡이가 관절염 무릎의 퇴행성 부하를 줄입니다.
2019년 4월 2일 업데이트: Patrick Aubin, VA Puget Sound Health Care System
관절염이 있는 무릎의 퇴행성 부하에 대한 햅틱 바이오피드백이 있는 새로운 보행 지팡이의 효과
가장 일반적으로 처방되는 이동 보조 장치인 보행 지팡이는 종종 부하가 적기 때문에 무릎 관절 부하를 줄이는 데 실패하고 무릎 골관절염 환자에게 증상 완화를 제공하지 못합니다.
이 연구를 위해 햅틱 바이오피드백이 있는 새로운 보행 지팡이가 지팡이 적재를 개선하도록 설계되었습니다.
이 연구의 목적은 두 가지였습니다. 1) 기존의 지팡이와 비교하여 적절한 지팡이 장착을 장려하기 위한 새로운 보행 햅틱 바이오피드백 지팡이의 효과를 결정하고, 2) 저울 훈련 또는 햅틱 피드백이 지팡이 장착의 단기 유지에 영향을 미치는지 여부를 결정합니다.
순진한 지팡이 사용과 비교할 때 햅틱 바이오피드백이 지팡이 하중(H1)을 증가시키고 무릎 하중(최대 무릎 내전 모멘트(H2) 및 무릎 내전 각 자극(H3))을 감소시킬 것이라는 가설이 있습니다.
연구 개요
상세 설명
- 보행 지팡이 사용 경험이 있고 무릎 OA의 임상 진단을 자가 보고한 최대 40명의 개인이 이 연구에 참여할 수 있습니다. OA 진단을 받은 무릎 인공관절 수술을 받았거나, 지난 1년 이내에 무릎 수술을 받았거나, 30분 동안 지속적으로 지팡이 걷기를 수행할 수 없었거나, 보행에 영향을 미칠 수 있는 기타 신경학적 및/또는 류마티스학적 상태를 보인 참가자는 제외됩니다.
- OA 및 지팡이 사용 이력에 대한 정보 외에도 신장, 체중 및 연령과 같은 참가자 생체 인식이 수집됩니다. 참가자는 Western Ontario 및 McMaster Universities 골관절염 지수(WOMAC) 설문지를 작성하게 되며, 여기서 0~96점 사이의 점수를 사용하여 무릎 OA가 개인의 삶의 질에 미치는 영향을 평가할 수 있습니다.
- 햅틱 바이오피드백 지팡이는 사용자가 적용한 축형 지팡이 하중을 측정하고 목표 20% BW 임계값과 하중을 비교한 다음 하중이 임계값보다 클 때 지팡이 손잡이에 진동촉각 피드백을 전달하도록 설계 및 제조되었습니다. 지팡이 데이터 수집은 동작 분석 시스템과 시간적으로 동기화되었으며 이후 분석을 위해 100Hz에서 축 방향 지팡이 하중을 기록했습니다. 햅틱 바이오피드백 지팡이는 로드셀(Digi-Key100 LBS. 3D 프린팅된 모듈식 지팡이 발 내부에 배치된 로드 셀). 마이크로컨트롤러(Sparkfun™ Pro Micro), SD 디스크 스토리지(Sparkfun™ OpenLog), 편심 회전 질량 진동 모터(모델 306-109, Precision Microdrives Limited), USB 통신 포트 및 배터리가 시스템을 완성했습니다.
- 각 참가자는 운동학, 동역학 및 생체 데이터 수집을 위한 단일 실험실 데이터 수집 세션에 참석합니다. 먼저, 참가자는 자기 선택 보행 속도(SSWS)를 설정하기 위해 일반 지팡이를 사용하여 복도를 따라 20m를 걸어야 합니다. 그런 다음 참가자는 모션 캡처에 도움이 되는 옷으로 갈아입고 Kenn Adduction Moment를 관찰하기 위해 Kadaba 모델을 통해 발, 허벅지 및 정강이에 추가 마커가 있는 수정된 플러그인 보행 모델을 사용하여 역반사 마커를 배치했습니다( KAM) 평지를 걷는 동안. 움직임을 추적하기 위해 지팡이에 마커도 배치됩니다.
- 그런 다음 참가자는 SSWS에서 5개의 포스 플레이트가 포함된 약 9m 길이의 보도를 따라 걷도록 지시를 받지만 보행에 영향을 주지 않기 위해 데이터 수집 전반에 걸쳐 플레이트의 목적에 대해 순진하게 유지됩니다. 데이터는 1) 순진함, 2) 척도 훈련, 3) 척도 회상, 4) 햅틱 훈련, 5) 햅틱 전용의 5가지 조건 각각에서 수집되었습니다(표 2). 스케일 및 햅틱 조건의 순서는 학습 편향을 피하기 위해 데이터 수집 초기에 무작위로 지정되었습니다. 모든 조건에서 계장 지팡이를 사용하고 축방향 하중을 기록합니다. 그러나 지팡이의 햅틱 바이오피드백은 햅틱 조건에서만 제공됩니다.
- 척도 및 햅틱 조건의 경우 참가자는 가장 영향을 많이 받는 무릎 반대쪽 손에 지팡이를 잡도록 지시받습니다. 리콜 및 햅틱 전용 조건 전에 단기 지침 유지를 테스트하기 위해 5분의 휴식 시간이 주어집니다. 각 조건에 대해 5~8개의 성공적인 단계가 수집됩니다. 성공적인 보행 시도는 입각기 동안 영향을 받은 사지의 발이 힘판을 깨끗이 치고 지팡이가 힘판이 아닌 바닥에 닿는 적어도 한 번의 보행 주기로 정의됩니다. 성공적인 시도는 또한 주제 SSWS의 ± 10% 이내여야 합니다.
- 순진한 조건
- 참가자는 "실험실을 가로질러 걸어 다니며 일반적인 방식으로 지팡이를 사용"하라는 지시를 받습니다. 이러한 시도 동안 지팡이는 축 하중을 기록하지만 생체 피드백은 제공하지 않습니다(즉, 지팡이가 기존 지팡이처럼 작동함).
- 스케일 조건
- 저울 훈련 중에 참가자는 기술을 재현하는 것이 편안해질 때까지 올바른 무게로 설정된 빔 저울을 사용하여 서있는 동안 지팡이에 20% BW를 적용하는 연습을 합니다. 그런 다음 참가자는 걷는 동안 지팡이에 20% BW를 적용하는 연습을 합니다. 지팡이에 적용된 하중에 대한 외부 피드백은 제공되지 않지만 지팡이 기술에 대한 피드백은 제공됩니다. 데이터는 이러한 걷기 시험 중에 수집됩니다. 저울 리콜 시험에서 참가자는 저울이나 지팡이의 피드백 없이 걷는 동안 지팡이를 20%까지 로드해야 합니다.
- 햅틱 조건
- 촉각 훈련 중에 참가자는 손잡이에 진동이 느껴질 때까지 각 단계마다 실험실을 돌아다니며 지팡이를 싣도록 지시받습니다. 그런 다음 참가자는 바이오피드백 메커니즘에 익숙해지고 실험실 공간을 걸어다니면서 햅틱 지팡이를 장착하는 연습을 합니다. 햅틱 전용 트레일에서 참가자는 걷는 동안 손잡이에 진동이 느껴질 때까지 지팡이를 싣도록 지시받게 됩니다.
- 3차원 운동학은 샘플링 주파수가 120Hz인 카메라 12 Vicon Nexus 시스템(Vicon Motion Systems, Oxford, United Kingdom)을 사용하여 수집됩니다. 1200Hz에서 5개의 힘 플레이트(AMTI) 샘플링을 사용하여 지상 반발력(GRF) 수집 및 보행 시련 중 보행 이벤트 식별에 사용했습니다. 2m 간격으로 배치된 두 개의 타임 게이트는 걷는 속도를 측정합니다.
- KAM은 Visual 3D의 역운동학 패키지를 사용하여 각 처리 단계의 입각기 동안 무릎 관절염에 대해 계산된 다음 체중과 키로 정규화됩니다. KAM은 추가 처리 및 분석을 위해 MATLAB으로 내보내집니다. 지팡이 하중은 무게로 정규화되고 단계당 최대 지팡이 하중은 MATLAB에서 결정됩니다. PKAM은 최고 KAM으로 계산되고 KAAI는 KAM 곡선 아래 면적으로 계산됩니다.
연구 유형
중재적
등록 (실제)
21
단계
- 해당 없음
참여기준
연구원은 적격성 기준이라는 특정 설명에 맞는 사람을 찾습니다. 이러한 기준의 몇 가지 예는 개인의 일반적인 건강 상태 또는 이전 치료입니다.
자격 기준
공부할 수 있는 나이
35년 (성인, 고령자)
건강한 자원 봉사자를 받아들입니다
아니
연구 대상 성별
모두
설명
포함 기준:
• 대퇴 경골 무릎 OA의 방사선학적 증거
- 35-80세 사이
- 어려움 없이 최소 30분 동안 서 있거나 걸을 수 있습니다.
- VA 의료 기록 보유
제외 기준:
• 무릎 관절 교체(<1년)
- 내측 OA보다 큰 측면 OA
- 동의하거나 참여하기에 부적절한 인지 또는 언어 기능
- BMI > 40
- 임신
공부 계획
이 섹션에서는 연구 설계 방법과 연구가 측정하는 내용을 포함하여 연구 계획에 대한 세부 정보를 제공합니다.
연구는 어떻게 설계됩니까?
디자인 세부사항
- 주 목적: 장치 타당성
- 할당: 무작위
- 중재 모델: 크로스오버 할당
- 마스킹: 없음(오픈 라벨)
무기와 개입
참가자 그룹 / 팔 |
개입 / 치료 |
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간섭 없음: 순진한
지시가 없는 기존의 지팡이
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활성 비교기: 규모 교육
기존의 지팡이, 저울 훈련 및 적절한 지팡이 사용에 대한 교육
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전형적인 훈련 지팡이 적재 훈련
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활성 비교기: 스케일 리콜
추가 지침이나 실습이 제공되지 않는 기존 지팡이
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전형적인 훈련 지팡이 적재 훈련
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실험적: 햅틱 교육
설명과 교육이 포함된 햅틱 바이오피드백 지팡이.
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• 햅틱 바이오피드백 지팡이는 사용자가 적용한 축 방향 지팡이 하중을 측정하고 목표 20% BW 임계값과 하중을 비교한 다음 하중이 임계값보다 클 때 지팡이 손잡이에 진동촉각 피드백을 전달하도록 설계 및 제조되었습니다.
지팡이 데이터 수집은 동작 분석 시스템과 시간적으로 동기화되었으며 이후 분석을 위해 100Hz에서 축 방향 지팡이 하중을 기록했습니다.
햅틱 바이오피드백 지팡이는 로드셀(Digi-Key100 LBS.
3D 프린팅된 모듈식 지팡이 발 내부에 배치된 로드 셀).
마이크로컨트롤러(Sparkfun™ Pro Micro), SD 디스크 스토리지(Sparkfun™ OpenLog), 편심 회전 질량 진동 모터(모델 306-109, Precision Microdrives Limited), USB 통신 포트 및 배터리가 시스템을 완성했습니다.
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실험적: 햅틱 리콜
추가 지침이나 연습이 없는 햅틱 바이오피드백 지팡이.
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• 햅틱 바이오피드백 지팡이는 사용자가 적용한 축 방향 지팡이 하중을 측정하고 목표 20% BW 임계값과 하중을 비교한 다음 하중이 임계값보다 클 때 지팡이 손잡이에 진동촉각 피드백을 전달하도록 설계 및 제조되었습니다.
지팡이 데이터 수집은 동작 분석 시스템과 시간적으로 동기화되었으며 이후 분석을 위해 100Hz에서 축 방향 지팡이 하중을 기록했습니다.
햅틱 바이오피드백 지팡이는 로드셀(Digi-Key100 LBS.
3D 프린팅된 모듈식 지팡이 발 내부에 배치된 로드 셀).
마이크로컨트롤러(Sparkfun™ Pro Micro), SD 디스크 스토리지(Sparkfun™ OpenLog), 편심 회전 질량 진동 모터(모델 306-109, Precision Microdrives Limited), USB 통신 포트 및 배터리가 시스템을 완성했습니다.
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연구는 무엇을 측정합니까?
주요 결과 측정
결과 측정 |
측정값 설명 |
기간 |
|---|---|---|
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무릎 내전 모멘트(KAM)(체중 퍼센트 x 키)
기간: 5 분
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역운동학을 사용하여 각 단계의 입각기 동안 계산한 다음 체중과 키로 정규화합니다.
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5 분
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최대 무릎 내전 모멘트(PKAM)(체중 비율 x 키)
기간: 5 분
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최고 KAM으로 계산
|
5 분
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무릎 내전 각 자극(KAAI)(체중 퍼센트 x 키 x 초)
기간: 5 분
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KAM 곡선 아래 면적으로 계산됩니다.
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5 분
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지팡이 적재(체중 백분율)
기간: 5 분
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체중과 단계당 최대 지팡이 부하로 정규화
|
5 분
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공동 작업자 및 조사자
여기에서 이 연구와 관련된 사람과 조직을 찾을 수 있습니다.
연구 기록 날짜
이 날짜는 ClinicalTrials.gov에 대한 연구 기록 및 요약 결과 제출의 진행 상황을 추적합니다. 연구 기록 및 보고된 결과는 공개 웹사이트에 게시되기 전에 특정 품질 관리 기준을 충족하는지 확인하기 위해 국립 의학 도서관(NLM)에서 검토합니다.
연구 주요 날짜
연구 시작 (실제)
2015년 6월 25일
기본 완료 (실제)
2017년 7월 10일
연구 완료 (실제)
2017년 7월 10일
연구 등록 날짜
최초 제출
2019년 3월 18일
QC 기준을 충족하는 최초 제출
2019년 3월 29일
처음 게시됨 (실제)
2019년 4월 2일
연구 기록 업데이트
마지막 업데이트 게시됨 (실제)
2019년 4월 4일
QC 기준을 충족하는 마지막 업데이트 제출
2019년 4월 2일
마지막으로 확인됨
2019년 4월 1일
추가 정보
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