EMG-řízená rehabilitace Neuro-InterMuskulární Koordinační Enhancment (NICE) prostřednictvím interakce člověk-stroj (NICE)
Neuro-Interneuromuskulární Koordinační Zlepšení (NICE) Rehabilitace
Přehled studie
Postavení
Postavení
Podmínky
Podmínky
Intervence / Léčba
Intervence / Léčba
Detailní popis
Cévní mozková příhoda je hlavní příčinou těžkého dlouhodobého postižení, které postihuje 9,4 milionu Američanů. Každý rok v USA utrpí cévní mozkovou příhodu přibližně 800 000 lidí. Chronické motorické postižení horní končetiny je hlavním přispívajícím faktorem k invaliditě; funkční využití postižené horní končetiny v každodenním životě je klíčovým faktorem pro zvýšení nezávislosti, návrat do práce a celkovou kvalitu života. Proto je účinná a inovativní léčba zaměřená na dlouhodobé postižení jak významnou potřebou veřejného zdraví, tak ekonomickou nutností.
Studie vyvine inovativní platformu pro interakci člověk-stroj s cílem zaměřit se na a zlepšit koordinaci mezi klouby a motorickou funkci prostřednictvím zlepšení svalové koordinace v horní končetině. Tato studie celkem náhodně zařadí 38 pacientů po chronické cévní mozkové příhodě do dvou rehabilitačních strategií: buď cvičení řízené neuromuskulární koordinací (NICE; terapeutická skupina), nebo cvičení řízené silou (kontrolní skupina). Kritéria pro zařazení primárně zahrnují: (1) prodělání ischemické nebo hemoragické cévní mozkové příhody alespoň 6 měsíců předem (chronická cévní mozková příhoda); (2) věk mezi 21 a 80 lety; (3) nepodstoupení léčby botulotoxinem v postižené paži během posledních 3 měsíců; a (4) absence kognitivních poruch, které by ovlivnily porozumění úkolům nebo schopnost poskytnout informovaný souhlas.
Tato studie vyhodnotí účinky obou rehabilitačních cvičení na svalovou koordinaci, standardizované klinické skóre, kinetiku a elektroencefalogram.
Typ studie
Typ studie
Zápis (Odhadovaný)
Zápis
Fáze
Fáze
- Raná fáze 1
Kontakty a umístění
Studijní kontakt
Studijní kontakt
- Jméno: Jinsook Roh, PhD
- Telefonní číslo: 7137432578
- E-mail: jroh@Central.UH.EDU
Studijní místa
-
-
Texas
-
Houston, Texas, Spojené státy, 77045
- University of Houston
-
Kontakt:
- JIN-SOOK ROH, PhD
- Telefonní číslo: 6173680050
- E-mail: jsroh@central.uh.edu
-
Vrchní vyšetřovatel:
- Jinsook Roh, PhD
-
-
Kritéria účasti
Kritéria způsobilosti
Kritéria způsobilosti
Věk způsobilý ke studiu
- Dospělý
- Starší dospělý
Přijímá zdravé dobrovolníky
Popis
Kritéria pro zařazení:
- Ischemická nebo hemoragická cévní mozková příhoda
- Věk mezi 21 a 80 lety
- Neužívání botulotoxinu na postižené paži v průběhu 3 měsíců
- MAS ≤ 3 v oblasti lokte a ramene
Kritéria pro vyloučení:
- ortopedická porucha postihující horní končetiny;
- kognitivní porucha dostatečná k narušení informovaného souhlasu nebo úspěšného dokončení protokolu (skóre Montreal Cognitive Assessment (MoCA) ≤ 26);
- anamnéza jiného neurologického onemocnění;
- anestezie čití polohy kloubů v horních končetinách;
- jsou těhotné nebo existuje možnost, že by těhotné být mohly (vlastní sdělení);
Studijní plán
Jak je studie koncipována?
Detaily designu
- Primární účel: Léčba
- Přidělení: Randomizované
- Intervenční model: Paralelní přiřazení
- Maskování: Trojnásobný
Počet zbraní
Zbraně a zásahy
Skupina účastníků / ArmSkupina účastníků / Arm |
Intervence / LéčbaIntervence / Léčba |
|---|---|
|
Experimentální: Neuromuscular coordination enhancement (NICE) intervention
Post-stroke participants will perform a center-out task by activating individual motor modules (generating coordinated isometric contractions of muscles) to move the cursor on a screen while electromyographic (EMG) signals are recorded.
Activation of each muscle (or muscle group) will be mapped to 1 of 4 directions within the multi-dimensional cursor space.
We will derive the cursor position in real time using Motor module activation magnitudes recorded from arm muscles.
|
Neuro-Intermuscular Coordination Enhancement (NICE) is a motor module-guided rehabilitation intervention designed to improve upper-extremity motor recovery after stroke by retraining impaired intermuscular coordination patterns. Participants perform isometric upper-extremity force-generation tasks using a human-machine interface while receiving real-time visual feedback derived from motor module recruitment signals calculated from surface electromyography (EMG). Individualized motor module targets are derived from the participant's less-affected upper extremity and used to guide selective recruitment of impaired coordination patterns in the more-affected upper extremity. Participants will complete 18 one-hour training sessions over six weeks (3 sessions/week). During training, participants perform repetitive target-matching tasks that require preferential recruitment of specific motor modules while minimizing unintended activation of non-target modules. |
|
Aktivní komparátor: EMG-amplitude biofeedback exercise
Participants will perform a center-out target matching tasks where individual muscle EMGs are used to move a cursor on the visual feedback display to match one of 4 different targets presented to them.
Here, just the EMG amplitude, and not the coordination is focused on.
|
EMG Amplitude Biofeedback Exercise is an active comparator rehabilitation intervention designed to improve upper-extremity motor function after stroke through targeted muscle activation training.
Participants perform isometric upper-extremity exercises using a human-machine interface with real-time EMG amplitude-based visual feedback.
Individualized muscle activation targets derived from the less-affected upper extremity guide training of the more-affected upper extremity.
Participants will complete 18 one-hour sessions over 6 weeks (3 sessions/week).
|
Co je měření studie?
Primární výstupní opatření
Primární výstupní opatření
Měření výsledku |
Popis opatření |
Časové okno |
|---|---|---|
|
Fugl-Meyer Assessment (FMA) score
Časové okno: Baseline, six- week, 10-week, and 18-week follow-ups.
|
Motor impairment after stroke will be measured by upper extremity FMA (UE-FMA).
The maximum UE-FMA motor score is 66 (i.e., 0: complete motor impairment; 66: normal motor performance).
Each item is scored on a 3-point scale (0 = cannot perform, 1 = performs partially, 2 = performs fully).
The FMA score reflects the level of upper extremity motor impairment.
|
Baseline, six- week, 10-week, and 18-week follow-ups.
|
Sekundární výstupní opatření
Sekundární výstupní opatření
Měření výsledku |
Popis opatření |
Časové okno |
|---|---|---|
|
Similarity Score of Intermuscular Coordination Patterns (or Motor Modules)
Časové okno: Baseline, six- week, 10-week, and 18-week follow-ups.
|
Surface EMGs will be recorded from 8 key arm muscles during a 54-target isometric force generation task.
A dimensionality reduction method (non-negative matrix factorization (NNMF)) will be applied to identify intermuscular coordination patterns - operational definition of motor modules in the field of motor neuroscience.
They are mathematically 8-dimensional unit vectors.
Similarity score is the scalar product (or dot product) between a pair of intermuscular coordination patterns in comparison (i.e., motor modules).
We compute the similarity score between the less-affected and the more-affected arms.
Also, surface EMGs will be recorded from 8 key arm muscles during 3D dynamic reaching tasks.
NNMF will be applied to EMGs to identify and compare intermuscular coordination patterns.
Similarity score is the scalar product between motor modules (i.e., intermuscular coordination patters) of the more-affected arm in stroke group and dominant arm in healthy group.
|
Baseline, six- week, 10-week, and 18-week follow-ups.
|
|
Kinematic Synergy Similarity Score
Časové okno: Baseline, six-week, 10-week, and 18-week follow-ups.
|
Kinematic synergies are a representation of multi-joint coordination.
It will be identified using NNMF algorithm applied to the joint kinematic data obtained from 3D dynamic point-to-point reaching tasks.
Kinematic synergy similarity between stroke and healthy will be calculated using their scalar product.
|
Baseline, six-week, 10-week, and 18-week follow-ups.
|
|
Pairwise joint angle-to-angle correlation value
Časové okno: Baseline, six- week, 10-week, and 18-week follow-ups.
|
Pairwise joint angle-to-angle correlation is a way to see the joint coupling using kinematic data.
It will be calculated using Pearson's correlation coefficient between joint angles during the point-to-point reaching task.
|
Baseline, six- week, 10-week, and 18-week follow-ups.
|
|
Active range of motion
Časové okno: Baseline, six-week, 10-week, and 18-week follow-ups.
|
The active range of motion will be calculated from full active range tasks for shoulder flexion/extension, internal/external rotation, abduction/adduction, elbow flexion/extension, and wrist pronation/supination. Kinematic joint positions and angles will be used to calculate the same.
|
Baseline, six-week, 10-week, and 18-week follow-ups.
|
|
EEG Spectral power ratios
Časové okno: Baseline and six-week follow-up.
|
EEG-derived spectral power ratios will be calculated, in resting and task conditions, across different frequency bands (delta, theta, alpha, beta, gamma) and different events (onset, successful match, etc.) across four different directions of target match.
|
Baseline and six-week follow-up.
|
|
EEG-derived Brain Symmetry Index
Časové okno: Baseline and six-week follow-up.
|
The revised brain symmetry index with EEG signals will be computed in the resting state during eyes open and closed conditions.
|
Baseline and six-week follow-up.
|
|
Cortico-muscular connectivity
Časové okno: Baseline and six-week follow-up.
|
Functional connectivity using a directed transfer function will be computed to identify the information flow and coherence among EEG and EMG signals in the desired brain region and muscle activation associated with directional 4-target isometric force generation.
|
Baseline and six-week follow-up.
|
|
Cortico-cortical connectivity
Časové okno: Baseline and six-week follow-up.
|
Functional connectivity using a directed transfer function will be computed to identify the information flow and coherence among EEG signals from different regions of interest (sources, e.g., ipsi and contralesional fronto-parietal regions, primary motor cortex and somatosensory cortices).
|
Baseline and six-week follow-up.
|
Další výstupní opatření
Další výstupní opatření
Měření výsledku |
Popis opatření |
Časové okno |
|---|---|---|
|
Participant recruitment rate
Časové okno: From participant recruitment beginning to enrollment completion
|
Recruitment rate will be calculated as the number of participants enrolled per month during the recruitment period.
This is a feasibility outcome.
|
From participant recruitment beginning to enrollment completion
|
|
Participant intervention adherence
Časové okno: Throughout the 6-week intervention period.
|
Intervention adherence will be calculated as the percentage of scheduled intervention sessions completed by each participant.
This is a feasibility outcome.
|
Throughout the 6-week intervention period.
|
|
Participant Tolerance of the Intervention
Časové okno: Throughout the 6-week intervention period.
|
Participant tolerance will be measured as the number and percentage of participants who complete intervention sessions without stopping due to discomfort, fatigue, pain, or other intolerance-related reasons.
This is a feasibility outcome.
|
Throughout the 6-week intervention period.
|
|
Intervention fidelity
Časové okno: Throughout the 6-week intervention period.
|
Intervention fidelity will be calculated as the percentage of intervention sessions delivered according to the study protocol.
This is a feasibility outcome.
|
Throughout the 6-week intervention period.
|
|
Dose equivalence between the intervention groups
Časové okno: Throughout the 6-week intervention period.
|
Dose equivalence will be assessed by comparing total intervention dose between groups, measured as total minutes of training and/or number of completed sessions per participant.
This is a feasibility outcome.
|
Throughout the 6-week intervention period.
|
|
NICE-specific training feasibility
Časové okno: Throughout the 6-week intervention period.
|
NICE-specific feasibility will be assessed as the percentage of NICE intervention sessions in which the NICE training system/protocol is successfully implemented as intended.
This is a feasibility outcome.
|
Throughout the 6-week intervention period.
|
|
Participant retention rate
Časové okno: Baseline, six-week, 10-week, and 18- week follow-ups and throughout the 6-week intervention period.
|
Retention rate will be calculated as the percentage of enrolled participants who complete each scheduled follow-up assessment.
This is a feasibility outcome.
|
Baseline, six-week, 10-week, and 18- week follow-ups and throughout the 6-week intervention period.
|
|
Successful acquisition of study data
Časové okno: Baseline, six-week, 10-week, and 18- week follow-ups and throughout the 6-week intervention period.
|
Successful data acquisition will be calculated as the percentage of expected EMG, EEG, kinematic, and clinical outcome datasets successfully collected and usable for analysis.
This is a feasibility outcome.
|
Baseline, six-week, 10-week, and 18- week follow-ups and throughout the 6-week intervention period.
|
|
Box and Block Test (BBT) score
Časové okno: Baseline, six-week follow-up, and 10-week follow-up. Keeping a 18-week follow-up as an exploratory time point.
|
The gross manual dexterity and upper extremity coordination will be assessed through BBT, which involves transfer of blocks from one compartment of a box to the other within 60 seconds.
The score is the number of blocks successfully transferred to the other side within 60 seconds.
|
Baseline, six-week follow-up, and 10-week follow-up. Keeping a 18-week follow-up as an exploratory time point.
|
|
Modified Ashworth Scale (MAS) score
Časové okno: Baseline, six-week follow-up, and 10-week follow-up. Keeping a 18-week follow-up as an exploratory time point.
|
The increase in muscle tone will be assessed through MAS around the elbow and shoulder.
MAS score ranges from 0 to 5. The MAS score reflects the severity of muscle spasticity.
|
Baseline, six-week follow-up, and 10-week follow-up. Keeping a 18-week follow-up as an exploratory time point.
|
|
Wolf Motor Function Test (WMFT) score
Časové okno: Baseline, six-week follow-up, and 10-week follow-up. Keeping a 18-week follow-up as an exploratory time point.
|
Motor function will be assessed through WMFT, which evaluates both the time and quality of performance across 17 tasks that range from simple joint movements to complex functional activities (like lifting a can or folding a towel).
Performance Time (sec) is measured, with a maximum time limit (usually 120 seconds).
Functional Ability Scale rates the quality of movement, using a 6-point ordinal scale (0 = Does not attempt with the involved arm, 1 = Attempted but cannot complete task, 2 = Completes task with great difficulty or poor movement quality, 3 = Completes task with moderate difficulty or noticeable impairment, 4 = Completes task with minor difficulty or near-normal movement, 5 = Normal movement quality and speed).
The WMFT score assesses upper extremity motor function.
|
Baseline, six-week follow-up, and 10-week follow-up. Keeping a 18-week follow-up as an exploratory time point.
|
Spolupracovníci a vyšetřovatelé
Sponzor
Sponzor
Spolupracovníci
Spolupracovníci
Vyšetřovatelé
Vyšetřovatelé
- Vrchní vyšetřovatel: Jinsook Roh, PhD, University of Houston
Publikace a užitečné odkazy
Obecné publikace
- Roh J, Cheung VC, Bizzi E. Modules in the brain stem and spinal cord underlying motor behaviors. J Neurophysiol. 2011 Sep;106(3):1363-78. doi: 10.1152/jn.00842.2010. Epub 2011 Jun 8.
- Dewald JP, Sheshadri V, Dawson ML, Beer RF. Upper-limb discoordination in hemiparetic stroke: implications for neurorehabilitation. Top Stroke Rehabil. 2001 Spring;8(1):1-12. doi: 10.1310/WA7K-NGDF-NHKK-JAGD.
- Nordin AD, Hairston WD, Ferris DP. Faster Gait Speeds Reduce Alpha and Beta EEG Spectral Power From Human Sensorimotor Cortex. IEEE Trans Biomed Eng. 2020 Mar;67(3):842-853. doi: 10.1109/TBME.2019.2921766. Epub 2019 Jun 13.
- Roh J, Beer RF, Lai A, Rho M, Karvelas KR, Nader AM, Kendall MC, Rymer WZ. The Effects of Selective Muscle Weakness on Muscle Coordination in the Human Arm. Appl Bionics Biomech. 2018 Sep 19;2018:5637568. doi: 10.1155/2018/5637568. eCollection 2018.
- Park JH, Lee H, Kwon HJ, Shin JH, Roh J, Park HS. Feasibility of Isokinetic Training to Modify Coupling of Upper Limb Muscle Synergy Activation in Stroke-affected Upper Limb. Annu Int Conf IEEE Eng Med Biol Soc. 2023 Jul;2023:1-4. doi: 10.1109/EMBC40787.2023.10339985.
- Portilla-Jimenez M, Seo G, Houston M, Hong YNG, Li S, Park HS, Zhang Y, Roh J. Improving impaired intermuscular coordination after stroke through synergy-guided human-machine interaction: a pilot study. Annu Int Conf IEEE Eng Med Biol Soc. 2024 Jul;2024:1-4. doi: 10.1109/EMBC53108.2024.10782001.
- Seo G, Park JH, Park HS, Roh J. Developing new intermuscular coordination patterns through an electromyographic signal-guided training in the upper extremity. J Neuroeng Rehabil. 2023 Sep 1;20(1):112. doi: 10.1186/s12984-023-01236-2.
- Seo G, Kishta A, Mugler E, Slutzky MW, Roh J. Myoelectric interface training enables targeted reduction in abnormal muscle co-activation. J Neuroeng Rehabil. 2022 Jul 1;19(1):67. doi: 10.1186/s12984-022-01045-z.
- Li S. Stroke Recovery Is a Journey: Prediction and Potentials of Motor Recovery after a Stroke from a Practical Perspective. Life (Basel). 2023 Oct 15;13(10):2061. doi: 10.3390/life13102061.
Užitečné odkazy
Termíny studijních záznamů
Hlavní termíny studia
Začátek studia (Odhadovaný)
Začátek studia
Primární dokončení (Odhadovaný)
Primární dokončení
Dokončení studie (Odhadovaný)
Dokončení studie
Termíny zápisu do studia
První předloženo
První předloženo
První předloženo, které splnilo kritéria kontroly kvality
První předloženo, které splnilo kritéria kontroly kvality
První zveřejněno (Aktuální)
První zveřejněno
Aktualizace studijních záznamů
Poslední zveřejněná aktualizace (Aktuální)
Poslední zveřejněná aktualizace
Odeslaná poslední aktualizace, která splnila kritéria kontroly kvality
Odeslaná poslední aktualizace, která splnila kritéria kontroly kvality
Naposledy ověřeno
Naposledy ověřeno
Více informací
Termíny související s touto studií
Další relevantní podmínky MeSH
Další identifikační čísla studie
Další identifikační čísla studie
- STUDY00001333-NICE
Plán pro data jednotlivých účastníků (IPD)
Plánujete sdílet data jednotlivých účastníků (IPD)?
Informace o lécích a zařízeních, studijní dokumenty
Studuje lékový produkt regulovaný americkým FDA
Studuje produkt zařízení regulovaný americkým úřadem FDA
Tyto informace byly beze změn načteny přímo z webu clinicaltrials.gov. Máte-li jakékoli požadavky na změnu, odstranění nebo aktualizaci podrobností studie, kontaktujte prosím register@clinicaltrials.gov. Jakmile bude změna implementována na clinicaltrials.gov, bude automaticky aktualizována i na našem webu .