PhantomAR: gamified mixed reality system for alleviating phantom limb pain in upper limb amputees—design, implementation, and clinical usability evaluation
Notice bibliographique
Résumé
BACKGROUND: Phantom limb pain (PLP) is a restrictive condition in which patients perceive pain in a limb that is no longer present, greatly reducing their quality of life. Mirror Therapy, wherein patients observe a mirror reflection of their intact limb, has demonstrated efficacy in alleviating PLP. However, its unilateral and seated nature presents limitations. To address these constraints while still reducing PLP, and evaluating the impact of different virtual limb representations (anthropomorphic vs. non-anthropomorphic) on the user's sense of ownership, agency, and embodiment, PhantomAR was developed. Leveraging wearable first-person augmented reality (AR) technology, PhantomAR extends traditional Mirror Therapy by enabling users to move freely and engage in bimanual tasks. METHODS: The assistive mixed reality game application PhantomAR was deployed on the Microsoft HoloLens 2 and augmented the user's residual limb by superimposing a virtual arm or tentacle that was controlled via residual muscles on their stump using an EMG electrode array. This setup allowed patients to engage in a first-person perspective and manipulate virtual objects with both the healthy and augmented limbs, free from the confines of a seated position. The study enrolled 10 able-bodied individuals and 8 individuals with unilateral, transradial amputation. All amputees experienced PLP. The usability of the PhantomAR application was evaluated using the System Usability Scale (SUS) and a user-centric survey. Additionally, the Game Experience was assessed on a 5-point Likert questionnaire (GEQ). Participants rated their phantom sensations using the Numerical Rating Scale and McGill Pain Questionnaire before, during, and after interaction with PhantomAR. The embodiment and agency of the virtual superimposed arm were evaluated with an altered Prosthesis Embodiment Scale. The study protocol included two sessions of 30 min each, during which participants experienced PhantomAR. RESULTS: Participants (n = 18) rated PhantomAR highly usable (SUS m = 90.8%, SD = 6.88). Feedback on the Game Experience Questionnaire was overwhelmingly positive, showing high immersion (m = 4.46, SD = 0.08) and positive affect (m = 4.97, SD = 0.05). PLP (n = 8) significantly decreased post-intervention (NRS and McGill Pain Questionnaire, p < .001). Skin temperature in the residual limb increased significantly post-intervention (p < .01) but did not correlate with PLP (r = - 0.08, p = 0.83). Tentacle overlay yielded mixed ownership but high agency ratings. CONCLUSION: PhantomAR leverages mixed reality to significantly reduce Phantom Limb Pain, enhance user engagement, and alter perceptions of ownership and agency of their augmented limb through bi-manual, dynamic, full-body interactions. Trial registration DRKS00033208 (Jan. 5th 2024).
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,002 | 0,003 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,003 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».