상지 손실 사용자를 위한 다중 양식 촉각 피드백 시스템 평가: 체화 및 성능 (THE_FBHAND)
ENG: 상지 절단 사용자를 위한 완전히 통합된 의수 내 피드백 장치의 효과성 평가. IT: 상지 절단을 가진 사용자를 위한, 완전히 의수 내부에 통합된 피드백 장치의 효능 평가.
이 연구의 목적은 로봇 상지 의수를 위한 촉각 피드백 시스템을 통합하는 효과를 평가하는 것입니다. 이 시스템은 팔에 압력 자극(작은 실리콘 챔버가 팽창하여 전달), 진동 자극(작은 원형 액추에이터를 통해 전달), 또는 두 가지를 결합한 자극을 전달하여 인공 손을 소유하고 제어하는 느낌을 개선합니다. 이렇게 하면 로봇 손이 물체를 만지고, 잡고, 들 때 사용자는 감각 피드백을 받아 일상 생활에서 의수 사용이 더 자연스럽고 직관적이며 기능적으로 느껴질 수 있습니다. 이는 특히 바이오닉 팔다리를 소유한다는 인식과 이를 제어한다는 느낌을 향상시켜 의수의 신체 통합감을 개선할 것으로 예상되며, 이로 인해 의수로 일상 활동을 수행하는 능력이 향상될 것입니다.
또한, 이 연구는 여러 자극을 동시에 전달하는 것이 사용자를 혼란스럽게 하거나 불편하게 할 수 있는지, 아니면 감각 시스템에 의해 잘 통합되어 촉각 감각 경험을 개선하는지 조사하는 것을 목표로 합니다.
이는 파일럿, 개방형 연구로, 연구자와 참가자 모두 연구의 다른 단계를 인지하게 됩니다. 연구 대상군에는 획득적이거나 선천적인 일측 요골 상지 손실이 있는 개인들이 포함됩니다. 계획된 표본 크기는 포함 및 제외 기준을 충족하고 연구 참여에 대한 서면 동의서를 제공하는 9명의 참가자입니다.
연구는 두 단계로 구성됩니다. 단계 1: 고무 손 착각 실험 이 단계 동안 WISH(실리콘 챔버 팽창에 의해 제공되는 압력 감각), VIBES(진동 감각), PUSE(두 장치를 함께 적용하고 활성화하여 두 감각을 동기적으로 또는 최소 지연으로 제공)라고 불리는 피드백 장치가 잔여 팔다리에 배치되고 탄성 벨크로 스트랩으로 고정됩니다. 참가자가 근전도 센서를 통해 제어하는 로봇 손은 참가자 앞 테이블에 위치합니다. 참가자는 로봇 손이 움직이는 것을 보면서 그 움직임과 동기화된 감각 피드백을 받게 됩니다. 다른 자극 조건(압력만, 진동만, 결합 피드백)이 테스트됩니다. 각 조건이 끝날 때마다 소유감과 행위감 인식을 평가하기 위한 설문지가 실시됩니다.
단계 2: 상지 의수 사용 두 번째 단계에서는 액추에이터가 근전도 상지 의수인 SoftHand 로봇 의수의 소켓에 통합됩니다. 참가자는 의수를 착용하고 1단계에서 테스트된 각 피드백 조건에서 작업을 수행하도록 요청받습니다. 약 10분간의 자유 사용 적응 기간 후, 참가자는 물체 및 표면 인식과 일상 생활 활동을 포함하는 작업을 수행하도록 요청받으며, 이는 시간이 측정됩니다. 다른 조건의 결과를 비교하여 가장 좋은 성능(더 적은 오류와 더 짧은 실행 시간으로 정의됨)과 관련된 피드백 구성을 확인합니다. 각 조건이 끝날 때마다 의수의 사용 용이성과 내약성을 평가하기 위한 설문지가 실시됩니다.
연구 개요
연구 유형
등록 (추정된)
단계
- 해당 없음
연락처 및 위치
연구 연락처
- 이름: Valentina Azzollini, MD
- 전화번호: +39 050996734
- 이메일: valentina.azzollini@unipi.it
연구 장소
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PI
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Pisa, PI, 이탈리아, 56124
- 모병
- Department of Neurorehabilitation, Univeristy Hospital of Pisa
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연락하다:
- Valentina Azzollini, MD
- 전화번호: +39 050996734
- 이메일: valentina.azzollini@unipi.it
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참여기준
자격 기준
공부할 수 있는 나이
- 성인
- 고령자
건강한 자원 봉사자를 받아들입니다
설명
포함 기준:
- 전완골 수준에서의 절단면 존재
- 활동적인 생활 방식 (예: 메디케어 기능 수준 분류에 따른 K-레벨 K4)
- 연구 참여에 대한 이해 및 사전 동의서 제공 능력 - 실험적 획득에 참여할 수 있는 능력
배제 기준:
- 양측 전완골 절단
- 학습 장애
- 사전 동의서 양식을 이해할 수 없음
- 상지 절단을 초래한 의학적 상태나 병리 이외에, 뇌 기능, 대사, 균형 또는 움직임, 지각에 영향을 미칠 수 있어 연구에 대한 금기증을 나타내는 의학적, 신경학적 또는 정신과적 상태의 병력 또는 증거 (절단면 통증이나 압통 포함)
- 고혈압, 심혈관 질환 및 기타 내분비 질환, 신경근육 질환, 악성 종양
- 실험 절차를 방해할 정도로 심각한 시각 및/또는 청각 문제
- 전염성 질환 보유자
- 알코올 중독 또는 기타 물질 남용
공부 계획
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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실험적: PULSE
이것은 실험군으로, 피험자들이 결합된 피드백을 제공하는 장치를 사용하게 됩니다. 이 장치는 힘을 쥐는 감각과 촉각적인 첫 접촉 및 질감 감각을 모두 제공합니다.
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이 그룹에서는 압력과 진동 촉각 피드백의 조합을 테스트할 것입니다.
상지 보철 감각 향상(PULSE) 장치는 VIBES와 WISH 장치를 결합한 이중 피드백 시스템입니다.
이 장치는 파지력과 관련된 압력 자극을 전달하기 위한 두 개의 실리콘 챔버(WISH)와 표면 접촉 및 질감 신호를 전달할 수 있는 고주파 자극을 제공하는 두 개의 진동 촉각 모터(VIBES)를 포함합니다.
피험자는 PULSE 장치를 착용한 상태에서 고무 손 착각 과제, 인식 과제 및 일상 생활 활동 수행을 진행할 것입니다.
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활성 비교기: 희망
이 군의 피험자들은 고무 손 착각 과제, 인지 과제 및 일상 생활 활동을 수행하는 동안 압력 피드백을 착용합니다.
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이 연구 군에서 테스트된 피드백 구성은 로봇 손의 그립력과 유사한 압력을 제공합니다.
Wearable Integrated Soft Haptic(WISH)는 공압 장치로서 힘 피드백 시스템 역할을 하며, 파지 동작 중 로봇 손의 그립력과 관련된 압력 정보를 전달할 수 있습니다.
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활성 비교기: VIBES
이 그룹은 첫 번째 접촉과 질감 정보에 초점을 맞춘 피드백을 테스트하며, 정보는 위에서 설명한 모든 작업 동안 진동에 의해 전달됩니다.
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우리는 Vibro-Inertial Bionic Enhancement System (VIBES)를 평가할 것입니다.
이 장치는 Inertial Measurement Units (IMUs)로부터의 가속도 정보를 질감 및 물체와의 첫 접촉과 연관될 수 있는 진동 자극으로 변환할 수 있습니다.
참가자는 VIBES 장치를 착용한 상태에서 고무손 착각 과제, 인지 과제 및 일상 생활 활동 수행을 진행하게 됩니다.
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간섭 없음: 대조군
이 그룹에서는 연구에 기술된 모든 절차(고무 손 착각, 인지 과제 및 일상 생활 활동 수행)가 어떠한 피드백 없이 수행될 것입니다.
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연구는 무엇을 측정합니까?
주요 결과 측정
결과 측정 |
측정값 설명 |
기간 |
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구현
기간: Day 1: Timepoint(T) - 0 "기준선, 시술 전"; T - 1 "첫 번째 촉각 피드백 테스트 직후"; T - 2 "두 번째 촉각 피드백 테스트 직후"; T - 3 "세 번째 촉각 피드백 테스트 직후".
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체화감을 측정하기 위해 7점 리커트 척도 기반 설문지가 사용됩니다. 점수 범위는 "-3"에서 "+3"까지이며, "-3"은 "전혀 동의하지 않음"을, "+3"은 "완전히 동의함"을 나타냅니다. |
Day 1: Timepoint(T) - 0 "기준선, 시술 전"; T - 1 "첫 번째 촉각 피드백 테스트 직후"; T - 2 "두 번째 촉각 피드백 테스트 직후"; T - 3 "세 번째 촉각 피드백 테스트 직후".
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2차 결과 측정
결과 측정 |
측정값 설명 |
기간 |
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식별 능력
기간: Day 2: 시점(T') - 0 "기준선, 시술 전"; T' - 1 "첫 번째 촉각 피드백 테스트 직후"; T' - 2 "두 번째 촉각 피드백 테스트 직후"; T' - 3 "세 번째 촉각 피드백 테스트 직후".
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식별 작업 중 인식된 객체 수와 오류가 기록됩니다
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Day 2: 시점(T') - 0 "기준선, 시술 전"; T' - 1 "첫 번째 촉각 피드백 테스트 직후"; T' - 2 "두 번째 촉각 피드백 테스트 직후"; T' - 3 "세 번째 촉각 피드백 테스트 직후".
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활동 테스트
기간: Day 2: 시점(T') - 0 "기준선, 시술 전"; T' - 1 "첫 번째 촉각 피드백 테스트 직후"; T' - 2 "두 번째 촉각 피드백 테스트 직후"; T' - 3 "세 번째 촉각 피드백 테스트 직후".
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피험자는 일상 생활 활동 목록을 수행하게 됩니다. 연구자는 각 활동의 시간을 측정하고, 활동에서 의수(의족)의 통합 정도를 백분율로 평가합니다. 수행될 활동은 다음과 같습니다: 물병의 뚜껑을 풀고 다시 조이기, 칼과 포크를 사용하여 점토 조각 자르기, 병의 뚜껑을 풀고 다시 조이기, 종이 한 장을 네 조각으로 찢기, 자와 연필을 사용하여 종이 위에 직선 그리기, 가위를 사용하여 종이를 반으로 자르기, 종이를 접어 봉투에 넣기, 밀봉된 봉투 열기, 종이 여러 장을 스테이플러로 고정하기, 리본으로 신발 상자 닫기, 스카프 매기, 필기구 케이스의 지퍼 열고 닫기, 치약을 칫솔에 짜기, 테이블보를 테이블 위에 펴기, 포스터를 말아 고무줄로 고정하기, 어린이 안전 약병의 뚜껑을 풀고 다시 조이기, 안경 케이스를 열고 안경 꺼내기, 휴지 한 팩을 열고 휴지 한 장 꺼내기, 신발 상자 옮기기 |
Day 2: 시점(T') - 0 "기준선, 시술 전"; T' - 1 "첫 번째 촉각 피드백 테스트 직후"; T' - 2 "두 번째 촉각 피드백 테스트 직후"; T' - 3 "세 번째 촉각 피드백 테스트 직후".
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기타 결과 측정
결과 측정 |
측정값 설명 |
기간 |
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사용자 만족도
기간: Day 2: 시점(T') - 0 "기준선, 시술 전"; T' - 1 "첫 번째 촉각 피드백 테스트 직후"; T' - 2 "두 번째 촉각 피드백 테스트 직후"; T' - 3 "세 번째 촉각 피드백 테스트 직후".
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개방형 질문을 통해 평가된 사용자 만족도;
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Day 2: 시점(T') - 0 "기준선, 시술 전"; T' - 1 "첫 번째 촉각 피드백 테스트 직후"; T' - 2 "두 번째 촉각 피드백 테스트 직후"; T' - 3 "세 번째 촉각 피드백 테스트 직후".
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공동 작업자 및 조사자
간행물 및 유용한 링크
일반 간행물
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