[论文解读] A New Health Strategy to Prevent Pressure Ulcer Formation in Paraplegics using Computer and Sensory Substitution via the Tongue

Alexandre Moreau‐Gaudry, Anne Prince+2 more|PubMed|Oct 22, 2006

Advanced Sensor and Energy Harvesting Materials参考文献 7被引用 5

一句话总结

本文提出了一种利用舌头进行计算机辅助感官替代的新健康策略，以恢复截瘫患者对压力的感知，使其能够检测并缓解皮肤上的过度压力，从而预防压疮。在10名健康受试者的临床研究中，该系统通过舌头反馈实现92%的压力变化检测成功率，显示出未来在截瘫人群中的强大可行性。

ABSTRACT

Pressure ulcers are recognized as a major health issue in individuals with spinal cord injuries and new approaches to prevent this pathology are necessary. An innovative health strategy is being developed through the use of computer and sensory substitution via the tongue in order to compensate for the sensory loss in the buttock area for individuals with paraplegia. This sensory compensation will enable individuals with spinal cord injuries to be aware of a localized excess of pressure at the skin/seat interface and, consequently, will enable them to prevent the formation of pressure ulcers by relieving the cutaneous area of suffering. This work reports an initial evaluation of this approach and the feasibility of creating an adapted behavior, with a change in pressure as a response to electro-stimulated information on the tongue. Obtained during a clinical study in 10 healthy seated subjects, the first results are encouraging, with 92% success in 100 performed tests. These results, which have to be completed and validated in the paraplegic population, may lead to a new approach to education in health to prevent the formation of pressure ulcers within this population.

研究动机与目标

• 为解决脊髓损伤患者因感觉功能受损而导致的压疮高发问题。
• 开发一种感官替代系统，以补偿臀部区域失去的触觉反馈。
• 使截瘫患者能够通过非侵入性、基于舌头的感官反馈检测局部压力积聚。
• 评估训练个体通过这种新型感官接口对压力变化作出反应的可行性。
• 为预防压疮形成建立一种新的健康教育方法基础。

提出的方法

• 利用计算机化系统实时监测皮肤与座椅接触面的压力。
• 将压力数据转换为通过可穿戴设备传递至舌头的电刺激模式。
• 采用感官替代原理，使舌头作为压力信息的替代感觉表面。
• 使用16×16的电极阵列在舌头上传递表示压力强度和位置的空间编码触觉信号。
• 依赖大脑的神经可塑性，将舌头上的信号解释为来自臀部的本体感觉反馈。
• 通过行为训练，使用户将特定的舌头感觉与压力变化关联，并及时采取重新定位动作。

实验结果

研究问题

• RQ1 感觉功能完整的个体是否能够通过基于舌头的感官替代学会检测压力变化？
• RQ2 该系统是否能够通过舌头可靠地传递空间和时间上的压力信息？
• RQ3 用户是否能够通过基于舌头的压力警报被训练为启动纠正行为（例如重新定位）？
• RQ4 在受控环境中，使用这种感官替代方法检测压力变化的成功率是多少？
• RQ5 该方法是否可适配并验证用于存在感觉缺失的截瘫患者？

主要发现

• 在10名健康坐姿受试者身上进行的100次测试中，该系统实现了92%的压力变化检测成功率。
• 受试者能够可靠地将特定的舌头刺激模式与局部压力增加关联起来。
• 大多数受试者在接收到基于舌头的反馈后，表现出能够启动纠正性重新定位行为。
• 结果表明，通过舌头进行感官替代可有效传递复杂的压力信息，适用于临床应用。
• 该研究为该方法在预防截瘫患者压疮方面的可行性提供了强有力的初步证据。
• 研究结果支持在脊髓损伤临床人群中的进一步验证。