骨传导多模态感知在上肢骨性标志部位的心理物理学评估及其在辅助技术中的反馈应用潜力

《IEEE Transactions on Human-Machine Systems》：Psychophysical Characterization of Osseoperception Across Upper-Limb Bony Landmarks

　　本体感觉反馈对于精细运动控制至关重要，但在假肢或外骨骼等辅助技术中恢复该反馈仍是一大挑战。本研究探讨了骨传导感知——即通过骨传导感知振动觉和听觉——这是一种具有独特优势但在文献中鲜有考虑的反馈方法。我们系统评估了该方法在四个解剖部位的心理物理学特性：腕部的豌豆骨（PB）、肘部的尺骨鹰嘴（OL）、肩部的锁骨（CL）和头部的乳突（MP）。12名健康参与者接受了四项心理物理学实验，以评估在低、中、高三种频率下的感觉辨别、感知阈值（PTs）以及幅度和频率的最小可觉差（JNDs）。其中，除最小可觉差仅在低频和高频下测试外，其他测试均在三种频率下进行。低频下振动觉占主导，而高频下则出现听觉感知。豌豆骨和尺骨鹰嘴表现出相似的心理物理学反应，主要诱发振动觉和混合振动-听觉感知，而锁骨的响应更接近乳突，包括更高的混合感知和听觉感知发生概率。感知阈值存在显著差异，但三个上肢标志部位（豌豆骨、尺骨鹰嘴和锁骨）的最小可觉差无显著差异。总体而言，这些发现表明多个上肢骨性标志部位能够可靠地诱发骨传导感知，支持其作为辅助技术（包括可穿戴和植入式）中单通道多模态反馈界面的潜在应用。本研究还显示，骨换能器的放置位置具有灵活性，可根据特定应用需求选择（例如，尺骨鹰嘴适用于前臂截肢，锁骨适用于肱骨截肢）。