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臨床手部評估用測角手套
來源:delsys表面肌電腦電分析系統_EMG_EEG_人因工程 | 發布時間:2019/8/2 10:21:48 | 瀏覽次數：
傳感器手套 右手手套（中等尺寸）由可伸縮等級的Lycra®定制而成。在手背側，將兩層Lyrca®縫合在一起，以便將傳感器插入兩層之間（圖1）。改良2后，在掌骨（MCP）和近端指間關節（PIP）的背側放置10個2''傳感器。對于拇指，傳感器被放置在MCP和指間關節（IP）上。近端傳感器的末端可以與遠端傳感器重疊，這樣可以將傳感器最佳地放置在MCP和PIP關節上（圖1c）。為確保傳感器不會離開其位置，將其縫合在手套的近端（圖1a、b和c中的箭頭）。外展（ABD）傳感器由來自同一制造商的四個1英寸傳感器組成，放置在食指中間、中環和無名小指之間的半圓配置中（圖1b）。如果兩個手指被外展，傳感器的固定端被拉開，導致彎曲半徑增大，從而降低傳感器電阻。拇指指數外展傳感器固定在拇指和食指之間的手套材料上。 圖1：帶有14個傳感器的手套，用于測量彎曲和外展運動。（a）手套頂視圖。改良2后的10個傳感器被放置在掌骨（MCP）和近端指間關節（PIP）的背側。對于拇指，傳感器被放置在MCP和指間關節（IP）上。為了確保傳感器不會離開它們的位置，它們被固定在手套的一端（黑色箭頭）。黑色短矩形表示外展傳感器的俯視圖。（b）手套前視圖（T表示拇指，I表示食指，M表示中指，R表示無名指，L表示小指）。四個外展（ABD）傳感器被置于食指中間、中環和無名小指之間的半圓形結構中。拇指指數外展傳感器固定在拇指和食指之間的手套材料上。（c）從手指中間切開。在手的背面，兩層Lyrca®被縫合在一起，這樣傳感器就可以插入兩層之間。近端傳感器的末端可以與遠端傳感器重疊，這樣可以將傳感器放置在MCP和PIP關節上。（d）戴手套的中等大小手的受試者的圖像。 為了驗證傳感器的線性，在3名受試者中評估了手套中傳感器的校準曲線。兩名受試者的手大小為中到大（相當于7.5號），而第三名受試者的手大小為�。ㄏ喈斢�6號）。將測角儀（1°分辨率）調整為0、15、30、45、60、75和90°（拇指傳感器最大60°），并放置在每個關節的背側。當關節保持恒定角度時，記錄阻力。對于外展傳感器，受試者將平手放在一張桌子上，標記角度為0、5、10、15、20、25和30°。對每個受試者重復此程序三次，并將平均值用于校準曲線。 傳感器信號調節 傳感器電纜（厚度0.15 m m；長度1.5 m）插入物理分離的空調單元。調節單元由14個增益可調的放大器電路組成。修改后的傳感器2用作非反轉放大器的反饋電阻，從而使電阻變化（rsensor，new）和放大器輸出電壓之間存在線性關系（圖2）。14個放大器的電壓是模擬/數字（A/D）轉換為12位，由商用A/D卡（Labjack U3，Labjack Corporation，Lakewood，Co，USA）轉換，并通過USB輸入個人計算機。傳感器信號在50赫茲采樣，并通過定制開發的Java軟件寫入數據文件。傳感器分辨率約為0.1°，可以通過更靈活的調節設置進一步提高，例如，允許對每個放大電路進行單獨的輸入電壓自適應。此外，還提供了傳感器信號的類似輸出。 圖2：將傳感器電阻變化轉換為數字電壓信號的調節電路。在非反向放大器的反饋路徑中插入經過修改的傳感器2，從而使電阻變化與放大器輸出電壓之間存在線性關系。在恒定輸入電壓uin下的轉換增益可以通過電位計r進行調整。14個放大器的電壓通過市售A/D卡以12位轉換為A/D，并通過USB輸入個人計算機。 重復性測量 由于修改后的線性傳感器特性2，傳感器信號與C之間的關系 由于修改2后的線性傳感器特性，傳感器信號與相應彎曲角度之間的關系由每個傳感器的絕對最大和最小信號值確定。受試者采用不同的手部姿勢（平手，手指外展最小，拳頭和平手，手指外展最大）從3個10秒記錄中獲得最小和最大值。最小值與0°相關，而最大值與解剖確定的每個關節最大彎曲角度相關（Beers和Berkow，1999年）。我們排除了傳感器手套限制手指最大彎曲角度的可能性，要求兩位經驗豐富的理療師測量食指MCP和PIP關節在一個受試者戴上或不戴手套的情況下的運動范圍。沒有發現差異，表明校準程序沒有受到傳感器手套的影響。 在5名受試者（3名男性和2名女性）中進行了4次重復性試驗，與前面描述的試驗類似（Wise等人，1990年）：為每個受試者制作了石膏模，以確保試驗A和B中的指關節能夠始終放置在同一位置。受試者被要求通過拇指與其他手指相對擠壓模型塊來創造一個圓柱形物體。當質量變硬（~20分鐘）后，握持姿勢可以重復相同。因為研究表明握力會影響測試精度，所以我們遵循Dipietro及其同事的建議，指導受試者盡可能地用較小的力握持模具（Dipietro等人，2003年）。 測試A：模具夾持和手套之間的數據采集 本試驗旨在量化大致圓柱形握持姿勢的重復性。受試者的手最初是平放在桌子上的。在發出通電信號后，受試者緊握石膏模，直到6秒后數據記錄停止。然后，手回到平坦位置，開始下一次試驗。記錄了10個試塊，每個試塊由10個試驗組成。受試者沒有摘下墊塊之間的手套。 測試B：數據采集之間的模具夾持和手套關閉 測試B類似于測試A，只是手套在每一塊之前被取下并重新戴上。在此，對穿脫的影響進行了量化。 測試C：數據采集之間的平手和手套 為了評估中立位置的一致性，受試者將他們的平手放在一張桌子上，手指位置標記。在發出“走”信號后，受試者進行了所有手指的彎曲運動，并在~3 s后恢復到平手位置。記錄在6 s后停止。同樣，記錄了10個由10個試驗組成的塊，每個試驗各10個。 測試D：數據采集之間的平手和手套關閉 這項測試類似于測試C，只是手套在每個擋塊之前被取下并重新戴上。 用戶調查表 根據Simone及其同事改編的用戶問卷（表1），對手套操作和佩戴舒適性的反饋進行評估（Simone等人，2007年）。每一個項目由10名受試者按從1（強烈不同意）到7（強烈同意）的范圍進行評判。 統計分析 回歸分析后，r2值作為校準曲線的線性測量。為了進行重復性分析，每個試驗的最后20個樣本進行平均，以將數據減少到14個代表試驗結束姿勢的靜態關節角度。如前所述（Dipietro等人，2003年），每個試驗的100次試驗可表示為三維矩陣xijk，其中i=1…10表示第i次試驗，j=1…10表示第j個試塊，k=1…14表示第k個傳感器。重復性測量的準確度被量化為范圍（范圍）和標準偏差（sd）（Dipietro等人，2003年；Simone等人，2007年）。對于每個重復性試驗和每個受試者，范圍計算如下： 計算sd為xjk值的標準偏差。關節或受試者的標準差和范圍值平均。 通過組內相關系數（ICCS）評估每個測試中測量值之間的可靠性。通過從每名受試者隨機選擇的兩個試塊中隨機選擇兩個試驗，計算每個試驗的ICC值。計算了兩個試驗中最后20個樣本的平均角度。然后，將來自所有受試者的每個關節的角度對匯集在一起，計算每個關節的ICC（Shrout和Fleiss，1979）。ICC的計算是基于受試者之間和受試者內部差異的比較，其中受試者內部差異反映了測量誤差。如果受試者內方差較低，ICC接近1，測量結果被認為是可靠的。相反，如果ICC接近0，方差的很大一部分i 單因素方差分析用于比較校準后受試者之間的r2值。所有數值均表示為平均值±標準值。 結果-傳感器評估 傳感器階躍響應 為了評估傳感器信號的穩定性，如圖3a所示，將傳感器連接到手動角度計上。在40 s的彎曲過程中測試了6個傳感器（灰色線表示每個傳感器3個測量周期的平均值；黑色線表示傳感器之間的平均值）。t5時，所有傳感器的電阻持續下降6.3±1.4%（見圖3b的左上面板和T1-T4時的平均衰減百分比）。六個傳感器中的三個在58分鐘的彎曲過程中被額外監控。結果表明，抗藥性繼續下降約30分鐘（T8），然后保持相對穩定。測量結束時，彎曲50分鐘后（t10），平均衰減為16.8±4.9%（圖3b，右上面板）。 修改1后，t5（圖3b，左下面板）處的傳感器電阻下降了-1.0±0.8%，比原來的傳感器低了6倍。此外，六個傳感器中的三個電阻保持穩定（-1.9±1.0%），直到階躍響應后50分鐘（t10）的最后一次測量（圖3b，右下面板）。所有時間點的結果顯示在圖3的相應面板中。因此，通過相對簡單的修改，可以消除電阻式彎曲傳感器用于可靠測量手指運動的一個主要缺點。電阻式彎曲傳感器的第二個不需要的特性非線性行為通過修改2得到補償。 圖3：傳感器修改前后的傳感器特性變化。（a）裝有傳感器的測角儀。通過旋轉測角儀的元件，傳感器可以彎曲到任何需要的角度。（b）在6個傳感器（灰色線表示每個傳感器三次測量中的平均值；黑色線表示所有傳感器的平均值）中，在彎曲至約60°的40 s期間（左上面板）和（左下面板）修改1后記錄傳感器電阻的變化。六個傳感器中的三個在修改前（右上面板）和修改后（右下面板）進行測試，測試條件持續60分鐘。分別顯示T1-T5和T6-T10的平均衰減值。在這兩種情況下，修改1都大大減少了階躍功能后傳感器電阻的衰減。（c）傳感器電阻變化與彎曲角度（校準曲線）之間的關系，取決于修改1后平行于傳感器放置的電阻值。為了進行比較，每個校準曲線的最大電阻與1相關，最小電阻與0相關。黑色表示經驗確定的校準曲線，而灰色表示基于校準曲線的模擬，沒有平行電阻（rparallel=∞，點黑線）。根據子集中的r2值進行量化，校準曲線的線性度最好，并聯電阻在15kΩ和20kΩ之間。實施時，電阻值為18 kΩ（實心黑線）（修改件2）。 傳感器線性 在改進1的基礎上，對傳感器的線性度進行了評估和增強。如圖3c所示，通過將一個電阻平行于傳感器（修改件2）來修改校準曲線的形狀。根據無平行R的傳感器的校準曲線，計算出獲得線性關系的平行電阻的最佳值。電阻（圖3c，黑色虛線）。平行于傳感器放置的不同電阻值（1、5、10、15、20、50和200 kO）的數值模擬產生了校準曲線如何改變其形狀的預測（圖3c，灰色細線）。模擬校準曲線的電阻值，最高的r2值，因此最佳線性在15-20 kΩ范圍內。圖3c的子集中顯示了一個完整的r2值列表（灰色條表示模擬校準曲線的r2值；黑色條表示經驗性確定的校準曲線的r2值）。為了實現此功能，將一個值為18 kΩ的電阻平行于傳感器放置，并且確定了新的經驗校準曲線（圖3c，實心黑線；r2=0.9975）。對于外展傳感器，類似地選擇了47 kΩ的電阻值。 由于在不同半徑彎曲時傳感器的校準曲線會發生變化（Simone和Kamper，2005年），手套中嵌入的14個傳感器在不同手尺寸的受試者中的線性可能會有所不同。為了解決這一點，所有的傳感器都在兩名男性受試者中手動校準，一名女性受試者中手動校準，另一名女性受試者的手則較小。對于每個受試者，完成該程序需要約30分鐘。所有受試者的平均r2值在0.9855到0.9980之間，總平均值為0。由于在不同半徑彎曲時傳感器的校準曲線會發生變化（Simone和Kamper，2005年），手套中嵌入的14個傳感器在不同手尺寸的受試者中的線性可能會有所不同。為了解決這一點，所有的傳感器都在兩名男性受試者中手動校準，一名女性受試者中手動校準，另一名女性受試者的手則較小。對于每個受試者，完成該程序需要約30分鐘。所有受試者的平均r2值在0.9855到0.9980之間，總平均值為0.9915±0.0031，表明線性度很高。四個關節的示例如圖4a所示（顯示的r2值表示受試者的平均值）。小手掌尺寸女性受試者（0.9881±0.0086）關節處的平均r2值較大手掌尺寸男性受試者（分別為0.9942±0.0058和0.9921±0.0064）稍小，但差異無統計學意義（方差分析，F=2.78，P=0.07）。因此，修改2后的線性度僅受不同手尺寸的輕微影響。為了獲得絕對最佳的特性，可以對為小手和大手制造的手套的修改參數進行優化。 圖4：手套內置傳感器（修改后2）的線性度。（a）三名受試者中四個典型關節的三條經經驗確定的標準化校準曲線的平均值。受試者顯示的平均r2值接近1，表明線性度很高。在一名受試者中，另外測量了-15°的超延伸。結果表明，在超拉伸過程中，傳感器與電流修正參數之間沒有保持線性關系。（b）但是，我們重復了優化程序，使用一個0.1 mm厚的塑料箔（修改件1）和一個并聯電阻為1 kΩ（修改件2），安裝在一個試驗對象的原型手套中。我們發現線性維持在30°超延伸到90°的范圍內。因此，通過優化修改參數，可以解決電阻式彎曲傳感器的一般缺點。給出了拇指IP和索引MCP傳感器的示例。 電阻式彎曲傳感器的一個普遍缺點是當向相反方向彎曲時會突然失去靈敏度，例如測量掌指骨超伸所需的靈敏度。為了解決當反方向彎曲時，修改如何影響傳感器靈敏度的問題，我們在一個受試者身上測量了MCP（拇指IP）關節的超伸（-15°）。如圖4a所示，對于超伸展運動，靈敏度降低，傳感器的線性關系沒有保留。但是，我們重復了優化過程，在一個主題中，使用一個0.1 mm厚的塑料薄膜（修改件1）和一個1 kΩ的模擬并聯電阻（修改件2）安裝在原型手套中。我們發現，在這些參數（所有MCP和IP關節的平均r2為0.9965±0.0048，示例見圖4b）內，MCP（拇指）關節的線性維持在30°超伸至90°彎曲范圍內（IP和60°最大彎曲）。因此，我們的改進概念能夠解決電阻式彎曲傳感器的另一個缺點。據我們所知，這是第一次證明人類手指運動的整個范圍可以用線性化電阻彎曲傳感器來測量。因為我們在目前的研究中沒有測量過超伸展運動，所以目前的結果沒有被破壞。在未來，將構建和使用具有這些最佳修改參數的傳感器手套。到目前為止，我們可以證明，傳感器的改進提高了傳感器的特性，這是可靠測量人類手指運動的先決條件。在下一步中，我們量化了傳感器手套的重復性和可靠性。 重復性和可靠性 使用每個關節的最大和最小傳感器值校準手套，不包括掌指間關節的過度伸展（拇指指間關節）。校準是必要的，以調整傳感器范圍到不同的手大小。在三個校準周期內，最小值和最大值都是穩定的（數據未顯示），這表明手套很好地貼在受試者的手上，并且在校準過程中沒有移動。 圖5a說明了主要的試驗安排。在試驗A和B（左圖）中，對大致圓柱形握持姿勢的重復性進行了量化。受試者的手最初是平放在桌子上的。在一個行動信號后，受試者緊緊抓住石膏模。數據記錄結束后，將手放回平坦位置，開始下一次試驗。在測試C和D中評估中性平手位置的一致性（圖5a，右圖）。獲得的典型傳感器讀數f重復性和可靠性 使用每個關節的最大和最小傳感器值校準手套，不包括掌指間關節的過度伸展（拇指指間關節）。校準是必要的，以調整傳感器范圍到不同的手大小。在三個校準周期內，最小值和最大值都是穩定的（數據未顯示），這表明手套很好地貼在受試者的手上，并且在校準過程中沒有移動。 圖5a說明了主要的試驗安排。在試驗A和B（左圖）中，對大致圓柱形握持姿勢的重復性進行了量化。受試者的手最初是平放在桌子上的。在一個行動信號后，受試者緊緊抓住石膏模。數據記錄結束后，將手放回平坦位置，開始下一次試驗。在測試C和D中評估中性平手位置的一致性（圖5a，右圖）。從測試C中的一個受試者獲得的典型傳感器讀數如圖5b所示：10個試驗（1個試塊）的數據文件被連接并可視化。對于每一個試驗，受試者最初將他們的平手放在一張桌子上，手指位置標記。發出Go信號后，受試者進行所有手指的彎曲運動，并在~3s后回到平手位置。6 s后停止記錄，并使用每個關節最后20個樣本的平均值（第一次試驗中圖5b中的深灰色陰影矩形）進行分析。在試驗B和D的試塊之間取下手套。 圖5：重復性試驗原理。（a）在試驗A和B（左圖）中，對大致呈圓柱形的握持姿勢的重復性進行了量化。受試者的手最初是平放在桌子上的。在發出行動信號后，受試者緊握石膏模，直到6秒后數據記錄停止。然后，手回到平坦位置，開始下一次試驗。記錄了10個試塊，而一個試塊包括10個試驗。在試驗B中，在兩個試塊之間取下手套。在測試C和D（右圖）中，評估中性位置的一致性。受試者最初將平手放在一張桌子上，手指位置有標記。在發出Go信號后，受試者進行了所有手指的彎曲運動，并在~3 s后回到平手位置。記錄在6 s后停止。在測試d中，手套在兩塊之間被移除。（b）一個主題中每個關節的原始數據。將一個測試C塊中的十個數據文件連接起來并可視化。不同的背景色表示不同的數據文件。每個數據文件的最后20個樣本用于分析。深灰色陰影矩形表示與（a）中的平手位置相對應的第一個數據文件的最后20個樣本。 正如WISE及其同事所指出的（WISE等人，1990年），范圍和sd值彼此高度相關（圖6a）（r>0.99，皮爾遜相關系數）。根據以往的研究，平均平手重復性（范圍3.29°±1.29°；sd1.07°±0.42°）優于平均握力重復性（范圍6.63°±1.86°；sd 2.10°±0.56°）。此外，不取下手套的重復性（范圍4.35°±2.14°；標準偏差1.4°±0.65°）優于取下塊間手套的重復性（范圍5.57°±2.43°；標準偏差1.77°±0.76°）。 五名受試者中的一名（受試者3）的手大（>7.5），這使得很難將手套一直套在手上。這反映在受試者的較高范圍和sd值上，特別是在測試b和d中（圖6a黑色三角形）�？偨Y所有受試者的平均重復性值，并與表2中其他研究的結果進行比較。還計算了受試者各關節的范圍和sd值（圖6b中sd值的可視化）。在這項分析中，除了拇指指數ABD傳感器，所有關節的SD值在0.96°到1.93°之間（范圍為3.05°-6.16°之間），其余關節的SD值在3.65°之間（范圍為11.01°之間）。 圖6：重復性分析結果。（a）根據試驗A-試驗D的每個受試者的平均標準偏差繪制的平均范圍。如其他作者所述，范圍和標準偏差值彼此高度相關。（b）受試者和試驗中每個關節的平均標準差。結果與之前評估的傳感器手套相當。 計算ICC值以確定測量之間的可變性。接近1的ICC值表示高可靠性，而接近0的ICC值表示低可靠性。在目前的研究中，所有測試的平均ICC都很高，范圍從0.87（中環ABD）到0.98（小MCP），測試和關節的總體平均值為0.93±0.05。因此，傳感器手套的重復性和可靠性很高，并且在先前評估的傳感器手套范圍內。用于評估為了評估修改1后傳感器剛度增加對關節活動性的影響程度，我們還對三名同時戴著左右手套的受試者進行了實驗。修改1后，左手套配備了原始傳感器，右手套配備了傳感器。要求受試者移動手指，之后再次詢問問題3和問題6兩種手套。問題3的答案在兩種手套之間是相等的（左側為4.67±0.58，右側為4.67±2.31）。對于問題6，裝有原始傳感器的手套（5.33±0.58）的結果略好于裝有改進傳感器的手套（5.0±1.73）�？傊�，這些結果表明，與手套材料相比，改性1對手指關節剛度的貢獻很小。 討論 傳感器手套具有廣泛的應用領域，包括虛擬現實、機器人或計算機游戲。特別有趣的是它們在康復或生理評估中的應用。對于所有的應用，精確的測量，易于操作和低價格是傳感器手套的理想特性。在這里，我們介紹了一種傳感器手套，它是由W_rzburg大學開發的（因此被稱為-手套），似乎滿足了許多這些特點。 傳感器電阻穩定性 為了精確測量，傳感器電阻的穩定性是強制性的（Simone和Kamper，2005年）。然而，碳墨水傳感器顯示，隨著時間的推移，當不斷彎曲電阻衰減。例如，Abrams Gentile傳感器（Abrams Gentile Entertainment Inc，New York，USA）在30 s后衰減至初始電阻的約25%（Simone和Kamper，2005年），經我們實驗室未公布的結果證實，限制了其在人體手指運動定量測量中的應用。我們發現，在30 s后，2''柔性點傳感器的衰減在約6%的范圍內，因此甚至優于先前提出的最佳電阻彎曲傳感器（Simone和Kamper，2005）的3''柔性點傳感器（衰減約9%）。在單獨的實驗中，我們發現在彎曲50分鐘后，傳感器電阻進一步降低到約18%。通過在傳感器基板上安裝一層薄薄的塑料薄膜，這種衰減可以顯著降低到小于2%的程度。因此，修改1可以消除電阻式彎曲傳感器的一個主要缺點。傳感器剛度的相關增加在很大程度上影響了用戶的舒適性，這可以從用戶反饋問卷的問題3和6中排除出來，在這些問題中，受試者只感覺到手指運動的輕微限制，而感覺不到兩者之間的實質性差異。有改進的手套和有原始傳感器的手套。 傳感器線性 第二個理想特性是最終手套傳感器信號（通常是電壓）和彎曲角度之間的線性關系，而線性取決于傳感器電阻和調節電路。使用一個信號調節電路，將傳感器電阻成比例地轉換成電壓信號，降低了最終信號的線性度源，僅限于傳感器電阻。我們通過將一個電阻平行于傳感器（修改件2）得到了傳感器電阻和彎曲角度之間的線性關系。由于只需要兩個角度電壓對（傳感器值在平手位置和最大彎曲），14個傳感器的校準時間僅在~10 s內完成。相反，如果最終電壓信號與關節角度不成線性關系，則需要花費大量時間進行校準。（~本研究中需要30分鐘，Simone及其同事研究中5個傳感器需要約8分鐘），還需要額外的離線數據處理（Simone等人，2007年）。此外，修改后傳感器的線性確保了在整個移動范圍內進行A/D轉換后的傳感器分辨率恒定，當A/D轉換前的彎曲信號與彎曲角度沒有線性關系時，也不會出現這種情況。 不同手部尺寸的受試者的線性變化很小，說明手部尺寸對線性影響較小。然而，為了優化線性度，可以為不同尺寸的手（小、中、大）設計手套，并為適當尺寸的手設計最佳調整的修改參數（箔厚度和平行阻力）。同樣，電阻式彎曲傳感器的另一個不需要的特性，即反向彎曲時的靈敏度損失，可以通過更改修改參數來消除。這些結果表明，電阻式彎曲傳感器適用于對人體手指運動的整個范圍進行線性測量。未來的傳感器手套和調節電路將為此功能進行優化。我們還將測試不將傳感器電阻線性轉換為電壓信號的替代調節電路。有了這樣的設置，線性化m不同手部尺寸的受試者的線性變化很小，說明手部尺寸對線性影響較小。然而，為了優化線性度，可以為不同尺寸的手（小、中、大）設計手套，并為適當尺寸的手設計最佳調整的修改參數（箔厚度和平行阻力）。同樣，電阻式彎曲傳感器的另一個不需要的特性，即反向彎曲時的靈敏度損失，可以通過更改修改參數來消除。這些結果表明，電阻式彎曲傳感器適用于對人體手指運動的整個范圍進行線性測量。未來的傳感器手套和調節電路將為此功能進行優化。我們還將測試不將傳感器電阻線性轉換為電壓信號的替代調節電路。在這種設置下，線性化可以由調節電路直接執行，而不需要額外的電阻。據我們所知，-手套是第一種手套設計，采用線性電阻彎曲傳感器，因此結合了低傳感器成本和理想的傳感器特性。此外，手套的可靠性和重復性都很高。 重復性和可靠性 雖然存在幾種商用和非商用傳感器手套，但只有少數研究系統地論述了其可靠性和準確性（Dipietro等人，2003年；Mentzel等人，2001年；Simone等人，2007年；Wise等人，1990年）。與這些傳感器手套相比，手套的重復性和可靠性結果相似（表2）。如圖6b所示，MCP、PIP和ABD（拇指指數ABD除外）關節的SD值之間沒有顯著差異。這表明該手套的范圍和SD值可以與配備不同傳感器類型和不同傳感器數量的手套進行比較。拇指指數ABD關節的較高誤差可能與手套上傳感器的位置有關，這可能不是最佳的。第二個錯誤源可能是重復性協議本身。正如其他人所指出的，重復性試驗的結果不僅受傳感器手套的技術特性的影響，還受諸如握力（Dipietro等人，2003）或拇指和手指放置的小偏差等因素的影響。我們試圖通過指導受試者以盡可能小的力抓住模具，并監測手的恒定位置來盡量減少這些影響。盡管有這些影響，標準偏差僅為1.59°，這反映了高測量重復性。ICCS對可靠性進行了定量評估（范圍為0.81–0.99，關節間平均值為0.93），與Simone等人評估的手套相當。（Simone等人，2007年）（ICCS從0.79到0.99，平均值為0.95），Dipietro等人（Dipietro等人，2003年）（ICCS從0.7到1.0）和Mentzel等人（Mentzel等人，2001年）（ICCS從0.82到0.99，平均值為0.94，盡管在本研究中，試驗程序有所不同）。因此，手套的重復性和可靠性與其他評估手套相似，也在手動測角的測量可靠性范圍內（Wise等人，1990年）。 與實際應用有關的問題 通過用戶反饋問卷評估，用戶接受度和適用性都很高。這表明修改并不是以用戶接受為代價完成的。通過使手套適應不同的手尺寸，并優化線性可擴展到超伸展運動的修正參數，可進一步提高舒適性和測量精度。進一步優化用戶舒適度和增加手套物理工作空間的另一種可能性是手套與計算機之間的無線數據傳輸。然而，-手套的目的是在TMS環境中工作，由于其巨大且快速變化的磁場（高達2特斯拉），TMS環境可能會對無線數據傳輸造成干擾。通過從手套上拆下除彎曲傳感器以外的所有電氣元件，可以將這些可能的外部干擾降至最低。在第一次使用TMS的實驗中，我們沒有發現任何刺激偽影或傳感器信號的失真，這表明手套與這種神經生理技術的結合是可靠的操作。分布式設計的第二個優點是，相同的調節電路可用于不同的手套（例如，用于不同的手尺寸），進一步降低了成本。為了最大限度地提高靈活性，調節單元為每個傳感器提供了類似的輸出。因此，它可以連接到任何A/D轉換器，例如，允許使用現有的硬件設備同時同步記錄肌電信號和手指運動。最后，可通過控制器的電位計優化手套的傳感器分辨率（~0.1°）分布式設計的第二個優點是，相同的調節電路可用于不同的手套（例如，用于不同的手尺寸），進一步降低了成本。為了最大限度地提高靈活性，調節單元為每個傳感器提供了類似的輸出。因此，它可以連接到任何A/D轉換器，例如，允許使用現有的硬件設備同時同步記錄肌電信號和手指運動。最后，通過調節電路的電位計可以優化手套的傳感器分辨率（~0.1°），并且比大多數其他傳感器手套的分辨率（從0.2°到0.5°不等）都高。例如，CybergLove®II的名義分辨率約為0.5°，這對于記錄小手指運動（如TMS后）可能不是最佳的（Gentner和Classen，2006年）。 結論 本報告中的手套提供了可靠的線性高分辨率關節角度信號。手套元件的材料成本低于500美元，比一些商用傳感器手套的價格低約10-20倍。我們還發現，手套的無缺陷操作在與TMS相關的大磁場中得以保留。這表明，它可能是生理學研究的有用裝置，如Gentner和Classen（Gentner和Classen，2006年）。最后，用戶可接受性與之前描述的傳感器手套相當。事實上，它可以很容易地為左右手制作不同大小的手，這使得它成為一個靈活的測量系統，也可以適用于研究非人類靈長類動物（如猴子）的運動。 工具書類 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