ACL 재건술 후 운동선수에서 프랙탈 대 동기성 큐잉 (SyncGait)
2025년 11월 17일 업데이트: Egas Moniz - Cooperativa de Ensino Superior, CRL
전방십자인대 재건술을 받은 운동선수에서 보행 가변성 및 피질척수 측정에 대한 프랙탈 기반 단서 대 동시성 기반 단서와 동기화된 보행 세션 간 비교: 교차 무작위 대조 시험
전방 십자 인대(ACL) 손상은 특히 회전 동작을 포함하는 스포츠에서 가장 흔하고 기능적으로 제한적인 무릎 손상 중 하나입니다.
수술적 재건 및 물리적 재활의 발전에도 불구하고, 많은 선수들은 지속적인 운동 조절 결손과 증가된 보행 변동성을 보이며, 이 둘 모두 재손상 위험과 장기적인 관절 퇴행성 변화의 증가와 밀접하게 연관되어 있습니다.
이러한 결손은 생체역학적 손상에서 비롯되며, 대뇌 재구성을 필요로 하는 고유수용성 입력을 방해하여 부적응적 신경가소성에 기여합니다.
그러나 전통적인 재활 전략은 종종 이 신경적 차원을 간과합니다.
최근 연구 결과는 감각운동 동기화를 포함한 외부 초점 전략을 통해 운동 변동성을 촉진하고 신경가소성을 증진시키는 중요성을 강조합니다.
동일한 간격의 신호(불변 자극)가 흔히 사용되지만, 이는 건강한 보행의 자연스러운 변동을 반영하지 않으며 그 복잡성을 감소시킬 수 있습니다.
반면, 프랙털 기반 신호는 보행의 자연스러운 역학과 유사한 구조화된 변동성을 도입하며, 임상 집단에서 보행 복잡성을 회복시키는 것으로 나타났습니다.
그러나 아직까지 ACL 재건(ACLR) 후 보행 변동성 및 피질척수 기능에 대한 프랙털 기반 신호의 급성 효과를 탐구한 연구는 없습니다.
이 교차 무작위 대조 시험은 ACLR 선수들에게 프랙털 또는 동일 간격 기반 시각 신호에 동기화된 트레드밀 걷기 단일 세션의 급성 효과를 보행 변동성 및 피질척수 측정치에서 비교하는 것을 목표로 합니다.
연구진은 프랙털 기반 신호가 급성적으로 보행 변동성을 회복시키고 피질척수 흥분성을 증진시킬 것이라고 가정하며, 이는 증가된 피질척수 흥분성 및 피질 내 촉진, 감소된 단기 간격 피질 내 억제를 통해 증명되어 적응적 신경가소성을 촉진할 것이라고 예측합니다.
반대로, 동일 간격 신호는 피질척수 측정치를 개선하지 않은 채 보행 복잡성을 유지하거나 감소시킬 것으로 예상됩니다.
이 연구는 신경가소성을 촉진하고 ACLR 후 보행 재활을 최적화하는 방법으로 매우 가치 있는 통찰력을 제공할 수 있으며, 또한 객관적인 정량화를 가능하게 하고 건강한 개인에서 관찰되는 수준에 가까운 변동성을 회복하는 것을 목표로 하여 재손상률 감소에 기여할 수 있습니다.
연구 개요
상세 설명
이 연구는 보행 재활에서 보행 변동성을 회복하거나 급격히 수정하기 위해 일반적으로 사용되는 접근법인 감각운동 동기화를 이용한 보행 시험을 통한 실험실 기반 중재를 시험할 것입니다.
SyncGait이라는 중재는 시각적 신호와 동기화된 트레드밀 걷기로 구성됩니다.
교차 설계를 따라 각 참가자는 프랙탈 신호(FRC)와 등시성 신호(ISO)를 각각 한 번씩 수행하며, 순서는 무작위로 배정됩니다.
각 신호 시험은 12분간 지속되며, 신호 없는 걷기 시험 전후에 진행됩니다.
시각적 신호는 트레드밀 앞에 위치한 화면에 움직이는 막대로 표시됩니다.
FRC 조건에서는 신호가 각 참가자의 보폭 시간 변동성에 맞춰 개별화되며, 프랙탈 알고리즘을 통해 생성되고 탈경향 변동 분석을 사용하여 검증됩니다.
ISO 조건에서는 신호가 각 참가자의 평균 보폭 시간과 일치하되 변동성 없이 설정됩니다.
참가자는 재건된 사지의 발꿈치 착지 시점을 움직이는 막대의 상단과 동기화하도록 지시받습니다.
트레드밀(Bertec Inc., USA)은 1000Hz로 보행 데이터를 기록합니다.
각 세션은 개별적으로 진행되며, 최소 두 명의 훈련된 팀원이 감독합니다.
36명의 참가자 표본 크기는 5% 유의 수준에서 중간 효과 크기(ηp² = 0.25)를 검출하기에 충분한 검정력(90%)을 보장하기 위해 결정되었으며, 예상 20% 탈락률을 고려하였습니다.
참여와 유지를 촉진하기 위해 참가자는 개인화된 평가 보고서와 12개월 이내 무료 등속성 평가를 제공받습니다.
데이터 수집은 보행 및 피질척수 결과를 모두 포함합니다.
보행 변동성은 트레드밀 힘 데이터에서 분석되며, 보폭 간격과 동기화 성능에 초점을 맞춥니다.
피질척수 결과는 BiStim2 자극기(Magstim®, UK)를 사용한 경두개 자기 자극(TMS)으로 평가됩니다.
전기근육도(Delsys Trigno, AD Instruments, NZ)는 대퇴사두근과 햄스트링에서 기록되며, 무릎 강도는 등속성 동력계(Humac Norm, USA)로 평가됩니다.
표준화된 전극 배치 및 수축 프로토콜은 재현성을 보장합니다.
검사 중 단일 및 쌍 자극 TMS 프로토콜이 최대 자발적 수축의 10%에서 적용됩니다.
조건당 10개의 자극이 수집되어 흥분성과 억제의 신뢰할 수 있는 추정치를 제공합니다.
시각적 피드백은 참가자가 평가 전반에 걸쳐 필요한 수축 수준을 유지하도록 돕습니다.
통계 분석은 정규성 검정(Shapiro-Wilk)으로 시작됩니다.
선형 혼합 모델(시간 × 신호 조건)이 주요 및 부차적 결과에 사용됩니다.
사후 비교는 Bonferroni 보정을 사용합니다.
동기화 정확도는 대응 표본 t-검정으로 비교됩니다.
통계적 유의성은 p < 0.05로 설정되며, 분석은 Jamovi 소프트웨어를 사용하여 수행됩니다.
이 프로토콜은 프랙탈 신호가 전통적인 등시성 신호와 비교하여 ACL 재건술을 받은 운동선수에서 건강한 보행 변동성 패턴을 회복하고 피질척수 흥분성을 향상시킬 수 있는지 엄격하게 시험하기 위해 설계되었습니다.
연구 유형
중재적
등록 (추정된)
36
단계
- 해당 없음
연락처 및 위치
이 섹션에서는 연구를 수행하는 사람들의 연락처 정보와 이 연구가 수행되는 장소에 대한 정보를 제공합니다.
연구 연락처
- 이름: Inês D Ribeiro, MSC Student
- 전화번호: (+351) 964 544 607
- 이메일: 115360@alunos.egasmoniz.edu.pt
연구 연락처 백업
- 이름: Catarina S Pino, MSC Student
- 전화번호: (+351) 937 780 194
- 이메일: 118878@alunos.egasmoniz.edu.pt
연구 장소
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-
Monte de Caparica
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Almada, Monte de Caparica, 포르투갈, 2829-511
- 모병
- Egas Moniz School of Health & Science
-
연락하다:
- Inês Gomes
- 이메일: rso.cieem@egasmoniz.edu.pt
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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
- 어린이
- 성인
건강한 자원 봉사자를 받아들입니다
아니
설명
포함 기준:
- 2년 이내에 일측성 전방 십자인대 재건술을 받은 자;
- 부상 사지에 대해 최소 2주 동안 완전 체중 부하 의학적 허가를 받은 자;
- 독립적으로 통증 없이 보행이 가능한 자;
- 운동 선수 정의에 따른 스포츠 선수: 경기력 향상을 위해 정기적으로 훈련하고, 대회에 적극 참가하거나 스포츠 연맹 또는 협회에 정식 등록된 자;
- 요청된 과제를 이해하고 수행할 수 있어야 함.
제외 기준:
- 양측 무릎 중 어느 한쪽에 과거 수술 경험이 있는 참가자;
- 전방 십자인대 손상과 수술 사이가 3개월 이상인 자;
- 수술과 물리치료 시작 사이가 2주 이상인 자;
- 과거 6개월 이내 하지에서 다른 근골격계 손상이 있었던 자;
- 과거 18개월 이내 다른 근골격계 수술을 받은 자;
- 신경계, 심혈관계, 폐, 피부, 내분비계 상태와 같은 운동 시스템 병력이 있는 참가자;
- 전정 또는 체성감각 시스템 병리나 과제 수행에 필요한 메트로놈 시야를 제한하는 시각 장애가 있는 참가자;
- 보행과 균형에 영향을 미칠 수 있는 약물을 사용하는 자.
공부 계획
이 섹션에서는 연구 설계 방법과 연구가 측정하는 내용을 포함하여 연구 계획에 대한 세부 정보를 제공합니다.
연구는 어떻게 설계됩니까?
디자인 세부사항
- 주 목적: 기초 과학
- 할당: 무작위
- 중재 모델: 크로스오버 할당
- 마스킹: 더블
무기와 개입
참가자 그룹 / 팔 |
개입 / 치료 |
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실험적: 프랙탈 큐잉, 그 다음 이소크로너스 큐잉
참가자들은 보행 시간 변동성에 맞춰 개인화된 시각적 프랙탈 메트로놈에 동기화된 12분 트레드밀 걷기에 노출되었습니다.
1주일의 휴약 기간 후, 참가자들은 고정된 보행 시간을 가진 시각적 등속 메트로놈에 동기화된 12분 트레드밀 걷기에 노출됩니다.
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시각적 프랙탈 메트로놈에 동기화된 걷기.
시각적 등시성 메트로놈에 동기화된 걷기.
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실험적: 아이소크로너스 큐잉, 그다음 프랙탈 큐잉
참가자들은 고정된 보폭 시간을 가진 시각적 등속 메트로놈에 동기화된 12분 러닝머신 걷기에 노출됩니다.
1주일의 휴약 기간 후, 참가자들은 보폭 시간 변동성에 맞춰 개인화된 시각적 프랙탈 메트로놈에 동기화된 12분 러닝머신 걷기에 노출됩니다.
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시각적 프랙탈 메트로놈에 동기화된 걷기.
시각적 등시성 메트로놈에 동기화된 걷기.
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연구는 무엇을 측정합니까?
주요 결과 측정
결과 측정 |
측정값 설명 |
기간 |
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보행 간격의 프랙탈 척도 지수로 측정된 보행 변동성
기간: 중재 전 (40분 전) 및 중재 후 (40분 후)
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프랙탈 스케일링 지수, α,의 보행 간격(α-ISIs)은 동일한 발의 두 연속적인 발꿈치 착지 사이의 시간을 계산하여 결정됩니다.
먼저, 연구자들은 주 발의 발꿈치 착지 이벤트를 식별합니다.
이 이벤트의 식별을 개선하기 위해 신호는 차단 주파수가 20 Hz인 2차, 제로 랙 저역 통과 버터워스 필터를 사용하여 필터링됩니다.
그런 다음, 복잡성의 지수인 프랙탈 스케일링을 결정하기 위해 디트렌디드 플럭추에이션 분석(DFA)이 사용됩니다.
DFA는 장거리 상관 시계열을 활용하는 수정된 랜덤 워크 분석입니다.
장거리 상관은 간단한 적분을 통해 자기 유사성 계산으로 매핑될 수 있습니다.
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중재 전 (40분 전) 및 중재 후 (40분 후)
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운동 유발 전위 진폭으로 측정된 피질척수로 흥분성
기간: 기준선(사전) 및 중재 직후(사후)
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Spike2 소프트웨어(버전 10; Cambridge Electronic Design, Cambridge, United Kingdom)를 사용하여 수행되었으며, 이후 처리 및 분석을 위해 MATLAB R2018a(The MathWorks, Natick, Massachusetts, United States)로 내보내졌습니다.
피질척수 흥분성은 단일 펄스 TMS 자극으로 유발된 MEP의 피크-투-피크 진폭으로 정량화되며, 참가자당 10회 시행의 평균값으로 계산됩니다.
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기준선(사전) 및 중재 직후(사후)
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피질 무반응 기간 (SP)
기간: 기준선(사전) 및 중재 직후(사후)
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침묵 기간은 MEP 시작 시점부터 자발적 EMG 활동이 재개될 때까지의 시간으로 계산되며, SP = 자발적 EMG 활동 재개 시간 - MEP 시작 (58)로 표현되고, 모든 10개 자극에 대해 평균값을 구합니다.
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기준선(사전) 및 중재 직후(사후)
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피질내 촉진 (ICF)
기간: 기준선 (사전) 및 중재 직후 (사후)
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ICF는 동일한 계산 방법을 사용하여 결정되지만, 자극 간 간격이 12ms인 조건에서 계산됩니다 (ICF = 조건화된 MEP / 대조군 MEP).
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기준선 (사전) 및 중재 직후 (사후)
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단간격 피질내 억제(SICI)
기간: 기준선(사전) 및 중재 직후(사후)
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SICI는 쌍 펄스 TMS 프로토콜(자극 간격: 3 ms)로 유도된 조건화된 MEP와 AMT 평가에서 얻은 대조 MEP 간의 비율로 계산되며, SICI = 조건화된 MEP / 대조 MEP로 표현됩니다.
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기준선(사전) 및 중재 직후(사후)
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2차 결과 측정
결과 측정 |
측정값 설명 |
기간 |
|---|---|---|
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변동성의 크기
기간: Pre- (40 minutes before) and Post- (40 minutes after) -Intervention
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보폭 간격의 변동 계수를 계산하여 변동성의 크기를 나타냅니다.
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Pre- (40 minutes before) and Post- (40 minutes after) -Intervention
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동기화 정확도
기간: 중재 중
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동기화 불일치(ASYNC), 즉 발뒤꿈치 착지와 신호 사이의 시간 차이를 밀리초 단위로 표현합니다.
이것은 주요 결과에서의 차이가 다른 동기화 성능의 결과가 아님을 확인하는 데 사용됩니다.
ASYNC의 음수 값은 발뒤꿈치 착지가 신호보다 먼저 발생했음을 나타냅니다.
ASYNC는 사용된 전략과 동기화 과정의 성능에 대한 정보를 제공하며, 보행 복잡성 측면에서 우리의 결과를 신뢰성 있게 해석하기 위한 제어 매개변수 역할을 합니다.
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중재 중
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기타 결과 측정
결과 측정 |
측정값 설명 |
기간 |
|---|---|---|
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라이솜 무릎 점수(LKS)에 따른 표본의 인구통계학적 특성.
기간: 첫 번째 세션 시작 시 (1일차)
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LKS는 좋은 내적 일관성(Cronbach's α = 0.802)과 높은 검사-재검사 신뢰도(ICC = 0.859)를 보여줍니다.
LKS는 통증, 부종, 잠김, 불안정성과 같은 무릎 기능 측면을 평가하는 3~6개의 폐쇄형 응답 옵션을 가진 8개 항목으로 구성됩니다.
이 척도는 약 5분 내에 완료되며, 높은 점수는 더 나은 무릎 기능을 나타냅니다.
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첫 번째 세션 시작 시 (1일차)
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테그너 활동 척도(TAS)에 의한 표본의 인구통계학적 특성
기간: 첫 번째 세션 시작 시 (1일차)
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TAS는 좋은 내적 일관성(Cronbach's α = 0.802)과 높은 검사-재검사 신뢰도(ICC = 0.972)를 보여줍니다.
TAS는 증가하는 신체적 요구를 반영하는 11개의 활동 수준(0-10)을 가진 단일 항목으로 구성됩니다.
이 척도는 약 2분 내에 완료되며, 높은 점수는 더 높은 신체 활동 수준(TAS)을 나타냅니다.
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첫 번째 세션 시작 시 (1일차)
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탬파 운동공포 척도(TSK)에 의한 표본의 인구통계학적 특성
기간: 첫 번째 세션 시작 시 (1일차)
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TSK는 4점 리커트 척도(1 = 매우 동의하지 않음, 4 = 매우 동의함)로 평가되는 13개 문항으로 구성되며, 총점은 13점에서 52점까지 범위를 가지며, 더 높은 점수는 더 큰 운동공포증을 나타냅니다.
이 도구를 완료하는 데 4~6분이 소요되었으며, 좋은 내적 일관성(α = 0.82)과 검사-재검사 신뢰도(ICC = 0.99)를 보여 운동공포증 평가를 위한 신뢰성을 확인하였습니다.
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첫 번째 세션 시작 시 (1일차)
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공동 작업자 및 조사자
여기에서 이 연구와 관련된 사람과 조직을 찾을 수 있습니다.
수사관
- 연구 책임자: João R Vaz, PhD, Egas Moniz School of Health & Science
간행물 및 유용한 링크
연구에 대한 정보 입력을 담당하는 사람이 자발적으로 이러한 간행물을 제공합니다. 이것은 연구와 관련된 모든 것에 관한 것일 수 있습니다.
일반 간행물
- Grooms DR, Page SJ, Nichols-Larsen DS, Chaudhari AM, White SE, Onate JA. Neuroplasticity Associated With Anterior Cruciate Ligament Reconstruction. J Orthop Sports Phys Ther. 2017 Mar;47(3):180-189. doi: 10.2519/jospt.2017.7003. Epub 2016 Nov 5.
- Bodkin SG, Bruce AS, Hertel J, Diduch DR, Saliba SA, Novicoff WM, Hart JM. Visuomotor therapy modulates corticospinal excitability in patients following anterior cruciate ligament reconstruction: A randomized crossover trial. Clin Biomech (Bristol). 2021 Jan;81:105238. doi: 10.1016/j.clinbiomech.2020.105238. Epub 2020 Nov 20.
- Moraiti CO, Stergiou N, Vasiliadis HS, Motsis E, Georgoulis A. Anterior cruciate ligament reconstruction results in alterations in gait variability. Gait Posture. 2010 Jun;32(2):169-75. doi: 10.1016/j.gaitpost.2010.04.008. Epub 2010 Jun 29.
- Vaz JR, Groff BR, Rowen DA, Knarr BA, Stergiou N. Synchronization dynamics modulates stride-to-stride fluctuations when walking to an invariant but not to a fractal-like stimulus. Neurosci Lett. 2019 Jun 21;704:28-35. doi: 10.1016/j.neulet.2019.03.040. Epub 2019 Mar 25.
- Vaz JR, Knarr BA, Stergiou N. Gait complexity is acutely restored in older adults when walking to a fractal-like visual stimulus. Hum Mov Sci. 2020 Dec;74:102677. doi: 10.1016/j.humov.2020.102677. Epub 2020 Oct 15.
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)
2025년 10월 3일
기본 완료 (추정된)
2026년 2월 1일
연구 완료 (추정된)
2026년 2월 1일
연구 등록 날짜
최초 제출
2025년 9월 16일
QC 기준을 충족하는 최초 제출
2025년 11월 17일
처음 게시됨 (실제)
2025년 11월 24일
연구 기록 업데이트
마지막 업데이트 게시됨 (실제)
2025년 11월 24일
QC 기준을 충족하는 마지막 업데이트 제출
2025년 11월 17일
마지막으로 확인됨
2025년 11월 1일
추가 정보
이 연구와 관련된 용어
개별 참가자 데이터(IPD) 계획
개별 참가자 데이터(IPD)를 공유할 계획입니까?
예
IPD 계획 설명
모든 원시 데이터는 5년 동안 지도교수의 기관 개인 Microsoft 365 계정에 저장되며, 이후 영구적으로 삭제됩니다.
데이터는 지도교수만 알고 있는 고유한 코드화된 숫자 ID를 사용하여 익명으로 기록됩니다.
데이터베이스는 Excel 형식으로 구성됩니다.
코드화된 데이터 세트는 연구팀의 나머지 구성원과 연구가 게재될 저널과 공유될 수 있으며, 이 저널은 게재 후 1년 동안 과학계에 데이터를 제공할 수 있습니다.
약물 및 장치 정보, 연구 문서
미국 FDA 규제 의약품 연구
아니
미국 FDA 규제 기기 제품 연구
아니
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