Vliv epidurální stimulace na svalovou aktivaci a smyslové vnímání

Definice a nomenklatura:

Stimulace míchy (SCS) bude prováděna pomocí 32-elektrodového lopatkového pole implantovaného do dorzálního epidurálního prostoru podél torakolumbální oblasti míchy. Pole bude napájeno vícenásobným nezávislým proudově řízeným (MICC) implantabilním generátorem pulsů (IPG) připojeným k lopatce podle standardních postupů péče pro implantaci SCS. Kromě toho bude podle standardní péče prováděn motorický evokovaný potenciál (MEP), somatosenzorický evokovaný potenciál (SSEP) a elektromyografie (EMG) prostřednictvím intraoperačního neuromonitoringového systému IOMAX. Systém SCS bude umístěn pro klinické účely, tj. léčbu chronické bolesti, ale vyšetřovatelé budou sbírat data v různých bodech během umístění. Studijní procedury prodlouží ordinaci o 15 minut. Laboratoř rehabilitace lokomoce společnosti MUSC – umístěná na Vysoké škole zdravotnických profesí v budově C – obsahuje izokinetický/izometrický dynamometr Biodex Pro System 4. Biodex bude standardizovat aplikaci zkoušek pasivní izokinetické flexe/extenze kolena u každého zaslepeného subjektu pro proprioceptivní vyšetření, která budou ve zbytku tohoto dokumentu označována jako práh pro detekci pasivního pohybu (TTDPM). A konečně, Laboratoř lokomotorické energetiky a hodnocení MUSC – také umístěná na Vysoké škole zdravotnických profesí v budově C – ukrývá dvoupásový instrumentální běžecký pás, který je v jedné rovině s podlahou a bude používán při všech akcích chůze. Laboratoř má také 12-kamerový systém snímání pohybu, který využívá aktivní infračervené LED indikátory ke sledování kinematických polohovacích dat a bude použit při všech akcích chůze. Dalším nástrojem nabízeným laboratoří je 16kanálový EMG systém, který využívá povrchové elektrody k detekci cílové svalové aktivity a bude také použit při všech chůzi. Celkově očekávaná celková doba trvání studie bude přibližně 30 dní.

Použití zařízení:

Epidurální stimulační pádlo a IPG jsou komerčně dostupná zařízení schválená FDA určená k léčbě chronické bolesti zad a dolních končetin a budou používána pro svůj zamýšlený klinický účel – elektrickou stimulaci vláken hřbetní části pro zmírnění vnímání bolesti. Výzkumné použití tohoto zařízení, které přidá přibližně 15 minut k operaci, zahrnuje záznam/stimulaci ze zařízení během standardního protokolu intraoperačního neuromonitoringu péče. Bez ohledu na účast ve studii budou stimulační pádlo a IPG implantovány podle standardní péče pro předem plánovanou operaci SCS. Intraoperační neuromonitorovací systém IOMAX, zařízení vlastněné MUSC a provozované neurofyziologickými pracovníky MUSC, je komerčně dostupné zařízení používané při standardních chirurgických zákrocích na páteři, jako je implantace SCS. Bez ohledu na účast ve studii bude intraoperační neuromonitoring přes IOMAX probíhat podle standardu péče pro předem plánovanou operaci SCS. Následující zařízení se používají pouze pro výzkumné účely. Biodex Pro System 4, který pravidelně používají výzkumníci fyzické rehabilitace zde na MUSC, je komerčně dostupné zařízení, které bude používáno výhradně jako výzkumný nástroj k zajištění pasivní izokinetické flexe/extenze kolena během TTDPM. Instrumental Treadmill, GAITRite mat, motion capture system a MA300 EMG system jsou komerčně dostupná zařízení, která používají výzkumníci MUSC na College of Health Professions k provádění rozsáhlé analýzy chůze u subjektů s různými neurologickými deficity. Analýza chůze se provádí pouze pro výzkumné účely a není standardní péčí o pacienty podstupující operaci SCS.

Počet předmětů:

Vyšetřovatelé navrhují studovat 5 jedinců s CLBLP. Předchozí studie provedená Formento et al, 2018 s použitím SCS a proprioceptivního testování publikovala standardní chybu a 95% interval spolehlivosti s použitím úspěšných a neúspěšných pokusů o SCS (p < 0,05 mezi parametry LFTS a bez stimulace, s minimálně 10 pokusy na stimulaci nastavení.) Na základě toho vyšetřovatelé očekávají, že malá populace bude vykazovat podobný rozptyl. Velikost vzorku předmětu je v přímém srovnání s velikostí vzorků předchozích studií důkazů konceptu týkající se SCS pro odběr biomarkerů fyziologie míchy. Výzkumný tým plánuje použít dvoucestný model ANOVA s opakovanými měřeními, aby prozkoumal různé rozdíly v typu stimulace a kinematických parametrech. Post hoc srovnání bude provedeno pomocí Tukeyho úpravy.

Metody náboru:

Během předoperační návštěvy kliniky se PI zeptá potenciálního účastníka, zda by se chtěl o studii dozvědět více. Pokud ano, hlavní výzkumný pracovník uvede studii a zeptá se, zda může odpovědět na další otázky týkající se studie, než pozve asistenta lékaře hlavního výzkumného pracovníka (uveden jako člen studijního týmu). Pokud ne, PI opustí místnost a asistent lékaře PI zkontroluje kontrolní seznam předběžného screeningu, aby určil, zda subjekty mohou být způsobilé pro studii (žádné informace získané během předběžného screeningu nebudou dokumentovány jako data výzkumu). Potenciální účastníci budou požádáni, aby potvrdili, že jsou ve věku od 18 do 80 let, že jim byl již dříve diagnostikován CLBLP specialistou na bolest, zda se domnívají, že nemohou poskytnout souhlas s výzkumem fyzicky a/nebo kognitivně, a zda mají nějaké předchozí anamnéza spinálního novotvaru, infekce, arteriovenózní malformace a/nebo ozáření páteře. Pokud potenciální účastníci odpoví ne na jednu z prvních dvou otázek nebo ano na některou ze zbývajících otázek, budou považováni za nezpůsobilé pro studii.

Pozornost bude věnována dobré komunikaci. Bude zdůrazněno, že účast ve studii není nutná pro standardní lékařské ošetření jejich stavu. Bude také zdůrazněno, že subjekt může ze studie kdykoli odstoupit.

Správa dat:

Jakmile je potenciální účastník dotázán, zda by se chtěl o studii dozvědět více, bude mu přiděleno ID účastníka. ID účastníků budou přidělována postupně. Zkoušející budou udržovat databázi, která přesně odráží všechny potenciální subjekty, které byly osloveny ohledně studie a výsledků hodnocení způsobilosti. U způsobilých subjektů budou shromažďovány konkrétní typy dat: 1) analogové místní potenciály pole z elektrod SCS, MEP, SSEP a EMG, 2) digitální a analogové výstupní signály z intraoperačního neuromonitorovacího zařízení IOMAX, 3) digitální, data s časovým razítkem, data fyzického přemístění zachycená ze stroje Biodex, 3) digitální, časově značená, polohovací data vytvořená softwarem PhaseSpace, 5) data z videa a 6) jakákoli dostupná zobrazovací data (soubory dicom). Nezpracovaná data zůstanou na zařízeních pro sběr dat vlastněných laboratoří se zašifrovanými pevnými disky a budou uložena za zamčenými dveřmi, pokud nejsou přímo pod dohledem. Data budou zkopírována ze všech zařízení pro sběr dat vlastněných laboratoří a/nebo datových serverů vlastněných nemocnicí na síťový server chráněný heslem přístupný z laboratoře pod číslem protokolu IRB a ID účastníka. To bude tvořit hlavní kopii všech dat pro laboratoř a bude sestávat ze samostatně uložených kódovaných a identifikovatelných složek. Účelem uchování kopie nezpracovaných dat je případ, kdy je server přerušen a je nutné data rekonstruovat. Části dat budou zkopírovány do zařízení koncových uživatelů (např. stolní počítač, notebook atd.) za účelem analýzy dat, avšak zkopírována bude pouze část potřebná pro analýzu. Jakékoli zařízení koncového uživatele, jako je notebook, které fyzicky opustí laboratoř, bude zašifrováno pomocí softwaru schváleného MUSC, který používá šifrovací algoritmus AES v řetězení šifrovacích bloků nebo v režimu XTS s 256bitovým klíčem. Stolní stroje používané k analýze, které neopouštějí laboratoř a jsou uloženy v uzamčené laboratoři, nebudou šifrovány. Všechna data o sběru dat a zařízeních koncových uživatelů budou po ukončení studie vymazána. Žádné PHI nebudou uloženy na žádném zařízení pro sběr dat nebo zařízení koncového uživatele. Propojovací databáze sdružující ID účastníka a identifikátory předmětu bude udržována na MUSC Box, odděleně od výzkumných dat. Identifikátory subjektů, které mají být shromažďovány, zahrnují jméno a příjmení, pohlaví, datum narození, číslo sociálního pojištění, číslo lékařského záznamu, poštovní adresu a telefonní čísla. Telefonní čísla a čísla lékařských záznamů jsou vyžadována pro přibližně 7denní telefonní hovor uskutečněný se subjekty po implantaci SCS. Kromě toho budou vyšetřovatelé shromažďovat informace týkající se závažnosti onemocnění pro každý subjekt, včetně skóre vizuální analogové škály (VAS), běžné škály bolesti a jakýchkoli dalších dostupných skóre hodnotící škály. Tato opatření pomohou při korelaci našich fyziologických dat se závažností onemocnění u každého subjektu. Data videa budou uložena v identifikovatelné složce na síťovém serveru chráněném heslem. Účelem těchto dat je korelovat dynamiku pohybu s fyziologickými daty. Nakonec vyšetřovatelé uloží obrazová data na síťový server chráněný heslem, aby je mohli analyzovat a korelovat se shromážděnými fyziologickými daty. Do propojovací databáze budou mít přístup pouze pracovníci schválení IRB. Formuláře souhlasu budou uloženy v uzamčené skříni v uzamčené laboratoři v budově klinických věd MUSC.

Rizika pro subjekty:

Všechny postupy se budou řídit standardními pokyny pro péči. Výzkumný personál bude každého účastníka telefonicky sledovat přibližně týden po chirurgickém zákroku a během přibližně 30denního návratu, aby se ujistil, že účastníci nemají žádné problémy. Tato studie však stále představuje určitá rizika, jak je uvedeno v následujících částech:

Chirurgická komplikace

Vzhledem k 15 minutám navíc přidaných k ordinaci, připojení lopatkových koncovek mimo operační pole a navíc personálu na pokoji je mírně zvýšené riziko chirurgické infekce. Mimořádné riziko infekce způsobené protokolem výzkumu nezvyšuje toto riziko nad 1–5 % celkového historického rizika komplikací z chirurgického zákroku SCS.

TTDPM

Při testování retence propriocepce dolních končetin se mohou subjekty setkat s nepohodlím v důsledku nedobrovolné svalové aktivace, která brání pasivnímu pohybu. Ke zmírnění tohoto rizika má systém Biodex spoušť ovládanou subjektem, která okamžitě zastaví pasivní pohyb dynamometru a může být aktivována kdykoli, když subjekt během testu pociťuje nepohodlí nebo bolest.

Chůze po zemi a na běžeckém pásu

Subjekty budou požádány, aby chodily po podložce citlivé na tlak při samy zvolených rychlostech chůze a na běžeckém páse při samy zvolené rychlosti chůze, přičemž každý scénář má subjekt v horním hrudním bezpečnostním postroji, který je připoután ke stropu pro ochranu proti pádu. I přes výše uvedená bezpečnostní opatření stále existuje riziko ztráty rovnováhy, pádu a možného zranění. Riziko pro subjekty vyplývající z těchto úkolů nepřevyšuje rizika spojená s obecným nastavením fyzikální terapie a může vést k mírné svalové únavě nebo nepohodlí, které obvykle odezní během několika dnů. Subjektům bude poskytnut dostatek času na odpočinek a mohou mít další čas odpočinku kdykoli během období sběru dat. Kromě toho bude subjektům při velkých pohybech nebo při potenciálních přesunech přes různé povrchy nápomocen člen studie schválený IRB.

Fotografování a natáčení videa

Subjekty budou nahrávány na video během provádění protokolů modulace SCM a EMG vleže/chůzi. Vyšetřovatelé také vyfotografují a/nebo natočí na video jakýkoli jiný aspekt účasti subjektu na výzkumu, který pomůže vyšetřovatelům korelovat stav subjektu s EMG a kinematickými daty. Zaznamenaná videa a fotografie mohou zahrnovat celý obličej, horní část těla, paže a nohy. Fotografování a natáčení s sebou nese riziko ztráty soukromí. Fotografie a videa budou uloženy na zabezpečeném serveru. K těmto souborům bude mít přístup pouze schválený studijní personál.

Ztráta důvěrnosti

Mezi další rizika patří ztráta důvěrnosti. Aby se toto riziko zmírnilo, bude propojovací databáze sdružující ID účastníka a identifikátory předmětu udržována odděleně od výzkumných dat na serveru chráněném heslem a do propojovací databáze budou mít přístup pouze pracovníci schválení IRB.