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肌萎缩性侧索硬化症(ALS)是一种致命的神经退行性疾病,其特征是四肢进行性麻痹和手部功能丧失。由于该病带来严重的功能损害,ALS需要提供全面的护理和一套复杂的辅助技术设备。为了减轻护理人员的负担,提高ALS患者的自主性,机器人辅助系统正在开发中。这项试验旨在评估ALS患者对技术的接受程度,以及对机械臂辅助的接受程度,从而为开发一种半自动机械臂奠定基础,这种机械臂可以通过多模式用户界面由人类控制,并允许用户处理物体和照顾自己的身体。
本研究的目的是从身体受限的ALS患者的角度对机器人辅助系统的技术承诺和接受度进行系统分析。
该调查是一项前瞻性队列研究。只有接受过ALS医学诊断的参与者才会被纳入研究。数据收集是通过Ambulanzpartner soziotechnology互联网平台上的在线问卷进行的。技术承诺采用Neyer短量表进行测量。此外,专门开发了一份多维度问卷来分析参与者对机械臂辅助的接受程度:机械臂辅助接受度量表(AMRAA)。这份问卷附有一段介绍机械臂的视频。使用ALS功能评定量表(ALSFRS-EX)确定ALS严重程度。
共有268名ALS患者参与了调查。三分之二的参与者是男性。ALS严重程度的总体平均评分为42.9 (SD 11.7)分(满分为60分),与手臂和腿部的限制最相关(<正常功能的60%)。技术承诺排名靠前,前三名得到了47.2分(满分60分)。年轻的参与者和男性表现出明显更高的价值。AMRAA得分在年轻参与者中再次明显更高。然而,在整个队列中,性别差异并不显著。根据ALSFRS-EX量表,参与者的手臂功能越受限,机器人辅助的接受率越高。这种关系被证明是显著的。
ALS患者表现出高度的技术承诺,对使用技术辅助系统持积极态度。在我们的研究中,年轻的参与者对技术的使用更开放,尤其是机器人辅助。技术接受度、能力和控制信念的自我评价在男性中普遍较高。然而,当用户被要求对这项技术(尤其是机械臂)的预期有用性进行评分时,任何假定的性别差异都消失了。这种接受也反映在用户使用机械臂的意愿增加,因为他们自己的手臂功能下降了。从ALS患者的角度来看,机器人辅助系统对于促进个人自主性至关重要。未来辅助技术发展的另一个关键考虑因素应该是减轻护理人员的负担。
德国临床试验注册DRKS00012803;https://tinyurl.com/w9yzduhd
肌萎缩性侧索硬化症(ALS)是一种致命的神经退行性疾病,其特征是四肢进行性麻痹,手部功能丧失,2至4年内高度需要长期护理。认知功能大多不受影响,但ALS患者通常会出现吞咽困难和构音障碍,因为舌头和咽部肌肉会变弱。患病率在生命的第七个十年达到高峰[
为身体有残疾人士而设的机器人辅助系统,例如机械手臂,最近已被引入医疗装置领域。[
自动化和智能机器人辅助系统的设计不仅可以提高个人的自主性,还可以减轻照顾者的负担。照顾者的负担很可能随着疾病的严重程度而增加,而且由于有关人员身体机能的普遍减弱而加重,这反过来又会增加照顾者的压力水平[
自从辅助机器人技术成为一个学术研究课题以来,一直存在着对其接受程度的争论,尤其是在老年人中[
本研究的目的是调查肌萎缩性侧索硬化症患者对机器人辅助系统的接受程度,以及他们接受基于技术的护理的意愿。到目前为止,还没有关于这些形式的ALS治疗的结构化数据。
本观察性研究采用横断面描述性设计对研发项目ROBINA(针对ALS患者个体和资源导向型护理的机器人支持服务)进行定量需求分析[
为了广泛方便地获取ALS患者样本,我们使用由LimeSurvey [
参与调查的请求通过电子邮件提交给APST平台的大约2600名注册会员。为了有资格参加我们的调查,参与者需要根据修订的El Escorial世界神经病学联合会标准进行ALS的确诊医学诊断[
技术承诺通过三个不同的领域衡量个人使用技术的意愿:技术接受、技术能力信念和技术控制信念[
我们使用ALS功能评定量表(ALSFRS-EX)评估参与者的功能损伤,该量表由在线社区开发[
我们的研究项目旨在为ALS患者开发机器人辅助和资源导向型护理。辅助机器人不仅应该由患者通过界面控制,而且还应该能够以部分自主的方式执行最小的安慰动作。德国最先进的机械臂——也许是世界上任何地方最先进的机械臂——是我们的技术起点。Franka Emika Panda是一种工业机器人,设计有触觉,配有传感器。
我们开发了一种新的测量工具,AMRAA,来评估参与者接受机械臂帮助的意愿。该工具的项目和领域是由一组来自渐冻人研究、渐冻人护理和老龄化与技术领域的专家开发的。该工具由10个陈述组成,受访者同意或不同意6分李克特量表,从0(完全不同意)到5(完全同意)。这些项目被合并为三个领域:机器人辅助的经验(2个项目),机器人手臂辅助的当前需求(4个项目)和机器人手臂辅助的未来使用(4个项目)。如果个人最大程度地同意每个陈述,则最高总分可达到50分。这个音阶的英文翻译版本是
该仪器对ALS患者进行了预测试,之后的陈述得到了加强。在使用前没有进行完整的验证过程;然而,旋转成分分析证实,问卷的三个领域的项目有很强的负荷(λ>0.6),在当前需求和未来使用领域之间有两个项目的平衡交叉负荷(
采用SPSS Statistics for Windows (version 25;IBM公司)。如果结果呈正态分布,则用均值和标准差表示;如果数值数据可视化或分布是非高斯分布,则用中位数和iqr表示。由于尺度的序数性质,用Spearman ρ进行了相关分析。对于非参数数据的组差异,Mann-Whitney
参加APST网络的人同意参加科学调查和试验。从所有参与者处获得知情同意书。此外,在线调查和研究方案已获得德国柏林慈善大学医院医学伦理委员会的批准,作为ROBINA项目需求分析的一部分,采用混合方法(批准号:EA1/121/17)。该试验已在德国临床试验注册(DRKS00012803)和世界卫生组织国际临床试验注册平台注册。
共有268名参与者参加了在线调查,占德国16个ALS中心所有受访者的10.1%。在参与者总数中,53.4% (n=143)是柏林慈善大学医院ALS门诊部的患者。
所有参与者在应答时的平均年龄为60岁(SD 10.6)(范围33-87);参与者的中位病程为27 (IQR 41)个月(范围2-227)。在我们的试验中,长期幸存者的比例相对较高。在所有参与者中,22.0% (n=59)的病程为5年或更长,这就是为什么该队列显示平均病程中位数相对较慢的原因。
参与者人口统计和基线疾病特征。
特征 | 值(N = 268) | ||
年龄(岁),平均(SD) | 60 (10.6) | ||
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女 | 88 (32.8) | |
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男性 | 180 (67.2) | |
ALSFRS-EX一个基线平均分(SD) | 42.9 (11.7) | ||
三角洲ALSFRS-EXb,中位数(IQR, range) | 0.56 (0.81, 0.01-4.5) | ||
病程(月),中位数(IQR,范围) | 27.0 (41,2 -213) |
一个ALSFRS-EX:肌萎缩侧索硬化功能评定量表扩展。
b每月损失ALSFRS-EX积分。
在所有年龄组中,对科技产品使用的总体承诺都很高(平均47.2,标准差8.2,满分60分),但在60岁以下的参与者中明显更高(
性别差异在技术承诺的三个领域也很明显(
在技术接受度和技术控制信念方面,各年龄组之间没有差异。在我们的队列中,ALSFRS-EX子量表测量的日益受限的手臂功能,对一般技术使用承诺或其领域没有可测量的影响。
一般技术承诺作为年龄和性别的函数。蓝框中的水平线代表中位数。须表示最小值和最大值。
技术承诺的单一领域作为年龄和性别的函数。蓝框中的水平线代表中位数。须表示最小值和最大值。图上的圆圈表示第一或第三四分位数以外的异常值±1.5 × IQR。
受访者在调查时的ALSFRS-EX平均评分为42.9 (SD 11.7),平均每月发病后的中位损失为0.56 (IQR 0.81)分。在我们的人群中,人们的手臂和腿部功能受损最严重。如
根据ALSFRS-EX及其域分析被试的功能障碍。
ALSFRS-EX一个域 | 最大可达点,n | 得分,平均值(SD) | 相对函数,% |
吞咽、说话和面部表情 | 16 | 12.3 (4.0) | 76.9 |
上肢:手指和手臂功能 | 16 | 9.6 (5.0) | 58.7 |
下肢:行走和腿部功能 | 16 | 9.5 (4.9) | 59.4 |
呼吸困难:呼吸功能 | 12 | 10.5 (2.2) | 83.7 |
所有领域 | 60 | 42.9 (11.7) | 71.4 |
一个ALSFRS-EX:肌萎缩侧索硬化功能评定量表扩展。
在参与者被要求对新开发的AMRAA上关于机器人和机械臂辅助的陈述进行评分之前,播放了一段关于机械臂的视频。在评估特定陈述的参与者中,30.6%(79/258)的人表示他们已经收集了关于机器人辅助系统的信息。此外,12.4%(32/258)的人已经在日常生活中使用机器人辅助系统(例如,机器人割草机和机器人真空吸尘器)。共有19.9%(51/256)的受访者表示,他们希望机器人协助他们的日常护理。关于机器人手臂会支持他们独立的说法,28.2%(70/248)同意。此外,40.6%(99/244)的参与者可以想象使用机器人辅助系统来完成远离他们身体的动作(例如,传递物体的出站活动),35.0%(86/246)的参与者可以想象使用机器人设备来照顾自己的身体(例如,擦唾液和抓挠)。绝大多数参与者(175/241,72.6%)认为机器人辅助系统应作为订明医疗仪器,详情见
与老年参与者相比,年轻参与者使用机械臂辅助的意愿明显更高(中位数为25.5,IQR为17.25,中位数为16,IQR为18.5;
在接受机械手臂的总体程度上,性别没有显著差异,尽管男性更容易接受。有趣的是,在“机器人辅助体验”领域,性别差异被证明是显著的(
机械臂辅助的接受度测量(AMRAA)对机器人技术和机械臂辅助的评价。每个陈述在每个级别上的评分百分比(不同意= 0-1,中立= 2-3,同意= 4-5)显示在条形图上。
机械臂辅助可接受度测量(AMRAA)得分作为年龄和性别的函数。蓝框中的水平线代表中位数。须表示最小值和最大值。
AMRAA按年龄和性别分组的领域得分。
AMRAA一个域 | 年龄(岁),中位数(IQR) |
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性别,中位数(IQR) |
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≤60 | > 60 |
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女 | 男性 |
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机器人辅助的当前需求(4项) | 8 (10) | 3 (9) | <措施 | 4 (10) | 6 (10) | 低位 | |
机器人辅助的未来应用(4项) | 15 (9.5) | 10 (10.5) | <措施 | 11 (12) | 13 (10) | 。 | |
机器人辅助操作经验(2项) | 3 (5) | 2 (4) | .003 | 1 (4) | 2 (5) | 03 | |
所有领域 | 25.5 (17.25) | 16 (18.5) | <措施 | 18 (21.75) | 22日(21) | . 21 |
一个机械臂辅助的验收方法。
b
根据手臂功能的ALSFRS-EX量表,我们将参与者分为三组:“轻度到不受限”(12分中的8-12分),“中度受限”(12分中的4-7分)和“高度受限”(12分中的0-3分)。在各自的小组中,我们发现手臂功能越受限,机器人辅助的接受度越高。这种关系被证明是显著的(
三个ALSFRS-EX手臂功能亚量表组AMRAA总分和区域评分的组间差异,以及AMRAA评分与手臂功能之间的相关性。
AMRAA一个域 | ALSFRS-EX的AMRAA分数b手臂功能亚量表组,中位数(IQR) |
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AMRAA评分与手臂功能的相关性 |
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稍微到不受限制 | 适度的限制 | 高度限制 |
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目前需要机器人辅助 | 4 (8) | 7 (11.25) | 10 (11) | <措施 | 0.38 | . 01 | |||
机器人辅助的未来应用 | 10 (10.25) | 14 (10.25) | 15 (9) | 03 | 0.22 | . 01 | |||
有机器人辅助的经验 | 2 (4) | 2 (5) | 3 (7) | 23) | 0.08 | 23) | |||
所有领域 | 17 (17.25) | 22日(22.25) | 32 (20) | <措施 | 0.32 | . 01 |
一个机械臂辅助的验收方法。
bALSFRS-EX:肌萎缩侧索硬化功能评定量表扩展。
c
d
本研究的目的是评估通过机械臂辅助护理和维持ALS患者的主要需求和条件。通过使用APST网络,我们能够从德国各地的ALS中心招募大量参与者参与这项在线调查。这项研究是为ALS患者开发半自主机械臂的需求分析的一部分。
参与者自我评估了高度的技术承诺,而不考虑运动限制。与女性相比,男性在所有三个领域的得分都明显更高,综合得分也更高。年龄是参与者判断自己技术能力的一个因素。年轻的参与者认为自己在处理新技术方面更有能力。有趣的是,与年轻的参与者相比,年龄较大的参与者通过技术接受度和对能够控制技术的信念进行的自我评估率并没有显著降低。
在展示了一个辅助机械臂原型的视频后,我们给参与者一份关于这个特殊机械臂的新开发的问卷。结果与技术承诺的一般结果相当,但性别差异要明显得多。有明确的证据表明,与年长的参与者相比,年轻的参与者更喜欢使用机械臂。这一结果与其他关于技术接受度的研究一致,并归因于年轻人对新技术更熟悉和更有经验[
在调节变量的背景下,物理限制程度是技术接受和使用技术意愿的关键因素。我们还观察到,手和手臂功能受损的程度对对机械臂的基本态度有相当大的影响。手臂的功能限制越严重,参与者就越能想象使用机器人辅助。
与机器人手臂的互动相比,机器人手臂关注的是自己的身体,参与者的积极评价略少,但这种差异可以忽略不计。
有趣的是,性别在对机械臂的需求或接受度方面没有任何影响。这一点很有趣,因为女性的技术自我效能感较低,这可能会对感知有用性产生影响。此外,文献表明,妇女对技术的接受往往与易用性有关,而不是与特定技术对特定目的的有用性有关[
鉴于ALS治疗和护理的社会经济和社会心理重点,辅助技术代表了一个三赢的解决方案:它们不仅缓解了功能障碍者的困难,而且它们的生产也推动了经济发展,它们的使用解决了老龄化人口中工作护士短缺所带来的挑战。辅助机械臂的最佳和有针对性的处理应该最大限度地减少实施障碍,并且这种系统的使用将改善ALS患者的护理和自主性。使用机械臂作为辅助设备的可能性得到了绝大多数受访者的支持,这一事实强调了这一点。
基于问卷调查的关键限制是,这些工具将结论限制在术语框架内的某些概念。新开发的AMRAA尚未得到验证,可能还会进一步改进。尽管有保持中立的野心,但这些言论甚至上述视频所造成的某种默认倾向,可能会导致反应偏差。然而,该工具允许的见解对于机器人作为辅助框架的建立是有价值的,并且它具有在ATDs接受的进一步研究中使用的潜力。
我们研究的进一步限制是我们通过电子邮件联系参与者,并且我们在线进行调查。因此,必须假定参加的人具有较高的技术亲和力,或至少有良好的技术接触机会。我国人民在一个技术先进的国家的专门中心接受治疗;因此,我们的发现可能不适用于其他人群。
手臂受损的人,比如肌萎缩性侧索硬化症患者,可能不仅认识到机械手臂的好处,而且他们可能对辅助技术有更多的经验,因此更有动力使用它们。
机械臂支持功能有限的人在设备的帮助下自主执行基本的手动动作,例如抓握和处理。辅助机器人的使用可以提高个人在日常活动和运动自决方面的独立性。本研究确定了对辅助机器人的现有需求以及这种需求与功能限制之间的关系。建立ALS患者的一般和具体技术承诺是将机械臂的提供整合到ALS治疗中个人、参与性和自主导向的医疗援助理解中的重要前提。未来的研究应该探讨这些辅助技术如何改善日常抓取功能,从而改善ALS患者的生活质量。
机械臂的视频。
机械臂辅助(AMRAA)验收措施。
机械臂辅助验收测量(AMRAA)旋转分量矩阵。
机器人手臂辅助的接受度测量(AMRAA)分数在各个领域作为年龄和性别的函数。蓝框中的水平线代表中位数。须表示最小值和最大值。<斜体>P斜体>值基于Mann-Whitney <斜体>>U斜体>检验。
三个ALSFRS-EX手臂功能亚量表组的总AMRAA评分和三个AMRAA域评分之间的组差异:“轻微到不受限制”,“中度限制”和“高度限制”。<斜体>P斜体>组差异值基于Kruskal-Wallis检验。ALSFRS-EX:肌萎缩侧索硬化功能评定量表;机械臂辅助的验收方法。
肌萎缩侧索硬化症
肌萎缩侧索硬化功能评定量表
肌萎缩侧索硬化功能评定量表扩展
肌萎缩侧索硬化功能评定量表-修订
机械臂辅助验收措施
Ambulanzpartner Soziotechnologie
辅助技术设备
网上电子调查报告结果核对表
肌萎缩性侧索硬化症患者个性化和资源型护理的机器人支持服务
这项工作是ROBINA(肌萎缩性侧索硬化症患者个体和资源导向型护理机器人支持服务)项目的一部分,由德国联邦教育和研究部支持(拨款16SV7712)。作者希望感谢Boris Canessa ALS基金会(d
AM收到了Merz Pharma GmbH & Co KGaA的演讲费。TM获得Cytokinetics、GSK和Desitin Arzneimittel GmbH的咨询费;TM曾在Cytokinetics, GSK和TEVA的科学顾问委员会任职。TM和CM是互联网平台Ambulanzpartner的创始人,并持有APST GmbH的股份。所有其他作者声明他们没有利益冲突。