Sonomyographic Upper Limb Prosthetics: A New Paradigm

Specifikt mål 1: Jämför mellan sonomyografi och myoelektrisk direktkontroll Utredarna skulle vilja testa nollhypotesen att det inte finns någon skillnad i prestanda på virtuell miljö och kliniska utfallsmått mellan sonomyografisk och direkt myoelektrisk kontroll med lägesväxling.

Deltagare: Utredarna kommer att rekrytera totalt 10 unilaterala transradiella amputerade baserat på inklusions- och exkluderingskriterierna. Dessa deltagare kommer att vara naiva att använda myoelektriska proteser. Denna studie är inriktad på transradiella amputerade som representerar den största populationen av användare.

Protokoll:

Efter att informerat samtycke har erhållits kommer utredarna att utföra en baslinjeutvärdering av patientens funktionalitet med hjälp av Orthotics and Prosthetics User Survey Upper Extremity Functional Status (OPUS-UEFS). Sedan kommer försökspersonerna att randomiseras till antingen den första experimentgruppen (sonomyografikontroll) eller den första standardgruppen (direktkontroll). Försökspersonerna kommer att testas med båda styrsystemen efter en två-och-två AB/BA crossover-design.

Det sonomyografiska systemet kommer att inkludera ett specialanpassat testuttag som innehåller ultraljudsgivare och styr en TASKA-handprotes. Det direkta styrsystemet kommer att inkludera ett specialanpassat testuttag som innehåller dubbla elektroder och styr en TASKA-handprotes. Alla uttagsanpassningar kommer att utföras av en styrelsecertifierad protesläkare som en del av denna studie.

Efter att ha anpassats till sonomyografisystemet kommer försökspersonerna i den Experimentella första gruppen att genomgå 4 timmars standard arbetsterapiutbildning av en certifierad terapeut. Utbildningen kommer att fördelas över 2 dagar med 2 timmars träning per dag. I slutet av varje timmes utbildning kommer försökspersonerna att utföra en Fitts' Law-uppgift i en virtuell miljö. Uppgiften och de primära och sekundära utfallsmåtten beskrivs nedan. Efter att utbildningen har slutförts kommer försökspersonerna att utvärderas med hjälp av en serie primära och sekundära kliniska resultatmått, som beskrivs nedan. Slutligen kommer försökspersonerna att slutföra avsnittet Tillfredsställelse med proteser på Trinity Amputation and Prosthesis Scales - Revised (TAPES-R) för att bedöma tillfredsställelse med sonomyografisystemet. Efter en tvättperiod på 4 veckor kommer försökspersonerna att gå över till standardsystemet. Försökspersonerna kommer att förses med direktkontrollsystemet och genomgå samma utbildnings- och testprocedur som beskrivs ovan.

Ämnen i standardgruppen först kommer att tränas och testas med det direkta kontrollsystemet först, och sedan gå över till sonomyografisystemet.

Detaljer om Fitts Law-uppgiftsprotokoll:

Försökspersonerna kommer att flytta sin lem till en av fyra positioner efter en visning som visas på en skärm (Fig. 16 i Forskningsstrategi). För att uppnå varje målposition krävs en annan mängd axelabduktion. När deltagarna har nått önskad lemposition kommer ett ringformigt mål att visas. Försökspersoner kommer att använda sin protes för att utföra en Fitts' Law-uppgift som innebär att kontrollera positionen och storleken på en ringformad markör för att matcha målet. Uppgiften Fitts' Law kommer att ha en, två eller tre frihetsgrader, där varje frihetsgrad är mappad till en specifik motorisk avsikt. Till exempel kan handledsböjning kontrollera horisontell markörrörelse, pronation/supination kan kontrollera vertikal markörrörelse och handöppning/stängning kan styra markörens radie. Ämnen kommer att tillåtas aktivera frihetsgraderna sekventiellt eller samtidigt.

Ringbredden (W) och avståndet (D) från den ursprungliga markörpositionen kommer att varieras för att skapa sex svårighetsindex enligt ID = log2(1+ D/W). Det kommer att finnas tre nivåer av målkomplexitet baserat på antalet frihetsgrader som måste aktiveras för att uppnå uppgiften (d.v.s. mål för en frihetsgrad kräver aktivitet i endast en frihetsgrad, etc.). Varje möjlig kombination av svårighetsgrad (6) och målkomplexitet (3) kommer att upprepas 3 gånger per lemposition.

Försökspersoner kommer att ha 10 sekunder på sig att matcha målet och hålla i två sekunder, annars anses försöket misslyckat. Efter 12 sekunder visar displayen nästa mål.

Dataanalys:

Data kommer att utvärderas för att fastställa fördelningen och variationen av prestanda inom och mellan de olika protessystemen. Utredarna kommer att testa om sonomyografin och direktkontrollsystemen är likvärdiga med hjälp av de primära utfallsmåtten. Sekundära utfallsmått kommer också att undersökas för att utveckla en mer detaljerad förståelse av skillnader i prestanda mellan systemen. Om signifikanta skillnader hittas i baslinjefunktionella mätningar med OPUS-UEFS kommer utredarna att utföra stratifierade analyser av våra primära och sekundära utfallsmått.

Specifikt syfte 2. Jämför mellan sonomyografi och mönsterigenkänning med hastighetskontroll. Deltagare: Utredarna kommer att rekrytera totalt 6 unilaterala transradiella amputerade baserat på inklusions- och exkluderingskriterierna som anges ovan. Dessa deltagare kommer att vara erfarna användare av myoelectric pattern recognition control (IBT Sense). Denna studie är inriktad på transradiella amputerade som representerar den största populationen av användare.

Protokoll:

Efter att informerat samtycke har erhållits kommer utredarna att utföra en baslinjeutvärdering av patientens funktionalitet med hjälp av Orthotics and Prosthetics User Survey Upper Extremity Functional Status (OPUS-UEFS). Sedan kommer försökspersonerna att randomiseras till antingen den experimentella första gruppen (sonomyografikontroll) eller Standard första grupp (mönsterigenkänningskontroll). Försökspersonerna kommer att testas med båda styrsystemen efter en två-och-två AB/BA crossover-design.

Det sonomyografiska systemet kommer att inkludera ett specialanpassat testuttag som innehåller ultraljudsgivare och styr en TASKA-handprotes. Alla uttagsanpassningar kommer att utföras av en styrelsecertifierad protesläkare som en del av denna studie. Mönsterigenkänningssystemet kommer att inkludera patientens kliniskt föreskrivna uttag och kommersiellt tillgänglig mönsterigenkänningsteknologi (IBT Sense). Mönsterigenkänningssystemet kommer inte att monteras som en del av denna studie, eftersom försökspersonerna redan kommer att vara utbildade användare innan de registrerar sig för studien.

Efter att ha anpassats till sonomyografisystemet kommer försökspersonerna i den Experimentella första gruppen att genomgå 4 timmars standard arbetsterapiutbildning av en certifierad terapeut. Utbildningen kommer att fördelas över 2 dagar med 2 timmars träning per dag. I slutet av varje timmes utbildning kommer försökspersonerna att utföra en Fitts' Law-uppgift i en virtuell miljö. Uppgiften och de primära och sekundära utfallsmåtten beskrivs nedan. Efter att utbildningen har slutförts kommer försökspersonerna att utvärderas med hjälp av en serie primära och sekundära kliniska resultatmått, som beskrivs nedan. Slutligen kommer försökspersonerna att slutföra avsnittet Tillfredsställelse med proteser på Trinity Amputation and Prosthesis Scales - Revised (TAPES-R) för att bedöma tillfredsställelse med sonomyografisystemet. Efter en tvättperiod på 4 veckor kommer försökspersonerna att gå över till standardsystemet. Ämnen kommer inte att genomgå utbildning, utan kommer istället att omedelbart testas med mönsterigenkänningssystemet med både Fitts' Law-uppgiften och kliniska resultatmått.

Ämnen i standardgruppen först kommer att testas med mönsterigenkänningssystemet först och sedan gå över till sonomyografisystemet.

Dataanalys:

Data kommer att utvärderas för att fastställa fördelningen och variationen av prestanda inom och mellan de olika protessystemen. Utredarna kommer att testa om sonomyografi- och mönsterigenkänningskontrollsystemen är likvärdiga med hjälp av de primära utfallsmåtten. Sekundära utfallsmått kommer också att undersökas för att utveckla en mer detaljerad förståelse av skillnader i prestanda mellan systemen. Om signifikanta skillnader hittas i baslinjefunktionella mätningar med OPUS-UEFS kommer utredarna att utföra stratifierade analyser av våra primära och sekundära utfallsmått.