光流速度控制和沉浸水平对中风后人步态的影响

学习规划

本研究是一项实验性、2 组、多中心试验，中风后患者和健康人将进行 2 次不同的跑步机步行。 2 个会议将在 10 天内的 2 个不同的日子进行。 两个会话将是相同的，只是用于操纵光流速度的 VR 系统会有所不同。 2 个会话的顺序和光流速度操作将是随机的。

材料

GRAIL 系统：Gait Real-time Interactive Lab (GRAIL) 是一个集成的运动捕捉系统，由 10 个光学运动相机（Vicon Inc.，Oxford，UK）、带有集成测力板的双带跑步机、180 度圆柱投影组成屏幕系统和 D-Flow 软件（Motekforce Link，阿姆斯特丹，荷兰）。 GRAIL系统的跑步机有两种模式：固定步行速度或自定步速。 对于这项研究，跑步机将是自定进度的，这意味着患者处于控制之中并且可以选择步行速度。 跑步机会跟随患者的步行速度，患者可以随意启动、停止和改变速度。 GRAIL 系统的投影屏幕将确保半沉浸式虚拟环境。 GRAIL 系统位于智能空间实验室 (UZ Gent)，并将提供给 VUB/UZ Brussel 的研究人员。

头戴式显示器 (HMD)：HMD VR 系统“Oculus Rift S”（Oculus，LLS，美国）是一种低成本的 HMD，通过屏蔽对现实世界的感知，将用户完全融入虚拟环境。 “Oculus Rift S”将确保完全身临其境的虚拟环境。 VUB/UZ Brussel 的研究人员拥有头显“Oculus Rift S”，并将用于研究。

程序

这两个会议都将在 GRAIL 系统所在的根特大学医院 (Corneel Heymanslaan 10, 9000 Gent) 的智能空间实验室进行。

在两届会议开始之前，必须就成果措施做一些准备工作：

• 患者将被要求填写一份问卷（Simulator Sickness Questionnaire-Pre）。
• 表面电极将双侧放置在股直肌、股外侧肌、股二头肌、胫骨前肌、腓肠肌内侧肌、三角肌前部、三角肌后部、背阔肌上。 电极放置将遵循 SENIAM 指南。 电极下方的皮肤将被剃毛并用酒精清洁，以改善电极与皮肤的接触并降低阻抗。
• 反光标记将放置在患者下肢和上肢的固定点上。 标记放置将遵循 Plug-in Gait 全身模型 (VICON)。 对于这个模型，调查员必须提前测量以下内容：身体长度、体重、腿长、膝盖宽度、脚踝宽度、肩偏移、肘宽、手腕宽度、手粗细。

经过这些准备后，患者将开始在 GRAIL 系统的自定步速跑步机上行走。 仅出于安全考虑，患者将佩戴安全带行走。 患者将首先习惯于在没有任何形式的 VR 的情况下在自定进度的跑步机上行走 8 分钟。 患者需要这种习惯性试验才能习惯自定进度的跑步机系统。 8 分钟后，跑步机将停止，患者将坐下休息 5 分钟。 在休息期间，将要求患者填写两份简短的问卷（Simulator Sickness Questionnaire-1，VAS 量表）。

GRAIL 会话：在 5 分钟的休息时间后，患者将使用 VR 再走 3 次 8 分钟。 患者现在边走边看投影到 GRAIL 设备（半沉浸式）投影屏幕上的虚拟环境。 每步行 8 分钟，光流会有所不同。 在每次步行之间，患者将休息 5 分钟，在每次休息期间，患者将被要求填写一份简短的问卷（模拟疾病问卷-2、-3）。

HMD 会话：在 5 分钟的休息时间后，患者将使用 VR 再走 3 次 8 分钟。 患者现在戴着头戴式显示器“Oculus Rift”行走，并完全沉浸在虚拟环境中（完全沉浸式）。 每步行 8 分钟，光流会有所不同。 在每次步行之间，患者将休息 5 分钟，在每次休息期间，患者将被要求填写一份简短的问卷（模拟疾病问卷-2、-3）。

为了结束这两个会议，参与者将被要求填写 3 份问卷（模拟器疾病问卷、VAS 量表和 Igroup 存在问卷）。

随机化

首先，会话类型将随机选择 2 个可能的选项：GRAIL - HMD 或 HMD - GRAIL。 其次，会话中的光流速度操作（匹配、慢速、快速）将是随机的。 两个会话中的操作顺序将相同。 每节课的前 8 分钟始终是没有 VR 的。 此后，将操纵光流速度。 光流速度操纵的随机化有 6 种可能的选项：匹配-慢-快/匹配-快-慢/慢-快-匹配/慢-匹配-快/快-慢-匹配/快-匹配-慢. 随机化将通过 Microsoft Excel® 中的区组随机化来完成。

研究分析

本研究将调查 (1) 操纵光流速度的影响和 (2) 沉浸水平的影响（具有全沉浸式 HMD 的半沉浸式 GRAIL 系统）。

光流速度对时空步态参数、运动学、动力学和肌肉活动的影响将与没有 VR 的步行进行比较。 在第一阶段，数据将使用 LO(W)ESS 平滑（局部加权散点图平滑）进行可视化，以探索随着时间的推移观察到的效果（每个条件和结果），允许使用这种准非参数方法的灵活性。 接下来，将提取表示效果的开始、幅度和持续时间的相关值：

• 开始：超过最小临床重要差异 (MCID) 的时间点。 如果 MCID 未知，将使用 10% 的阈值
• 幅度：最大值（或最大值）的幅度和达到最大值的时间点
• 持续时间：从开始到不再超过 MCID（或 10% 阈值）的时间点之间的时间

这些值将在双向重复测量方差分析（光流速度 * 设备）中的条件之间进行比较。 如果相关（基于探索性分析），将在我校统计与数据分析系的指导下进行额外的深入统计，例如功能数据分析。