Effekt af epidural stimulation på muskelaktivering og sensorisk perception

Definitioner og nomenklatur:

Rygmarvsstimulering (SCS) vil blive udført ved hjælp af en 32-elektrode paddle array implanteret i det dorsale epidurale rum langs thoracolumbarområdet af rygmarven. Arrayet vil blive drevet af en multipel uafhængig strømstyret (MICC) implanterbar pulsgenerator (IPG), der er forbundet til padlen i henhold til standardbehandlingsprocedurer for SCS-implantation. Derudover vil motorisk fremkaldt potentiale (MEP), somatosensorisk fremkaldt potentiale (SSEP) og elektromyografi (EMG) blive udført via det intraoperative neuromonitoringssystem IOMAX i henhold til standarden for pleje. SCS-systemet vil blive placeret til kliniske formål, dvs. behandling af kroniske smerter, dog vil efterforskerne indsamle data på forskellige tidspunkter under anbringelsen. Undersøgelsesprocedurerne vil tilføje 15 minutter til operationen. MUSC's Locomotion Rehabilitation Laboratory - placeret ved College of Health Professions Building C - huser et Biodex Pro System 4 isokinetisk/isometrisk dynamometer. Biodex vil standardisere anvendelsen af ​​passive isokinetiske knæfleksions-/ekstensionsforsøg på hvert blindt individ til proprioceptive undersøgelser, hvilket vil blive omtalt som tærskel for at detektere passiv bevægelse (TTDPM) gennem resten af ​​dette dokument. Endelig huser MUSC's Locomotor Energetics and Assessment Laboratory - også placeret i College of Health Professions Building C - et instrumentelt løbebånd med dobbelt bælte, der er i samme plan som gulvet og vil blive brugt under alle gangbegivenheder. Laboratoriet har også et motion capture-system med 12 kameraer, der bruger aktive infrarøde LED-sporere til at spore kinematiske positioneringsdata og vil blive brugt under alle gangbegivenheder. Et andet værktøj, der tilbydes af laboratoriet, er et 16-kanals EMG-system, som bruger overfladeelektroder til at detektere målmuskelaktivitet og vil også blive brugt under alle gangbegivenheder. I alt forventes den samlede varighed af undersøgelsen at være ca. 30 dage.

Brug af enheden:

Epiduralstimulator-pagajen og IPG er FDA-godkendte, kommercielt tilgængelige enheder designet til at behandle kroniske smerter i ryg og underekstremiteter og vil blive brugt til deres tilsigtede kliniske formål - elektrisk stimulering af dorsale kolonnefibre for at lindre smerteopfattelsen. Forskningsbrugen af ​​denne enhed, som vil føje cirka 15 minutter til operationen, involverer optagelse/stimulering fra enheden under standardbehandlingsprotokollen for intraoperativ neuromonitorering. Uanset undersøgelsesdeltagelse vil stimulatorpagajen og IPG blive implanteret i overensstemmelse med standarden for pleje for den forud planlagte SCS-operation. IOMAX intraoperativt neuromonitoreringssystem, udstyr, der ejes af MUSC og drives af MUSC neurofysiologipersonale, er en kommercielt tilgængelig enhed, der bruges under standardbehandling af rygmarvskirurgiske procedurer, såsom SCS-implantation. Uanset undersøgelsesdeltagelse vil intraoperativ neuromonitorering via IOMAX finde sted i henhold til standarden for pleje for den forud planlagte SCS-kirurgi. Følgende enheder bruges kun til forskningsformål. Biodex Pro System 4, der bruges regelmæssigt af fysiske rehabiliteringsforskere her på MUSC, er en kommercielt tilgængelig enhed, der udelukkende vil blive brugt som et forskningsværktøj til at levere passiv isokinetisk knæfleksion/-ekstension under TTDPM. Det instrumentelle løbebånd, GAITRite-måtten, motion capture-systemet og MA300 EMG-systemet er alle kommercielt tilgængelige enheder, der bruges af MUSC-forskere ved College of Health Professions til at udføre omfattende ganganalyse hos forsøgspersoner med forskellige neurologiske mangler. Ganganalyse udføres kun til forskningsformål og er ikke standardbehandling for patienter, der får SCS-kirurgi.

Antal emner:

Efterforskere foreslår at studere 5 personer med CLBLP. En tidligere undersøgelse udført af Formento et al., 2018 ved brug af SCS og proprioceptive tests, offentliggjorde en standardfejl og 95 % konfidensinterval ved brug af vellykkede og mislykkede SCS-forsøg (p < 0,05 blandt LFTS-parametre og ingen stimulering, med minimum 10 forsøg pr. stimulation indstilling.) Baseret på dette forventer efterforskerne, at en lille population vil udvise lignende varians. Emnets prøvestørrelse er i direkte sammenligning med prøvestørrelser fra tidligere proof of concept-studier vedrørende SCS til rygmarvsfysiologi biomarkørprøvetagning. Forskerholdet planlægger at bruge en to-vejs ANOVA-model med gentagne mål for at undersøge de forskellige forskelle i stimulationstype og kinematiske parametre. En post hoc-sammenligning vil blive foretaget ved hjælp af en Tukey-justering.

Rekrutteringsmetoder:

Under forsøgspersonens præoperative klinikbesøg vil PI spørge den potentielle deltager, om de gerne vil vide mere om undersøgelsen. Hvis det er tilfældet, vil PI introducere undersøgelsen og spørge, om han kan besvare yderligere spørgsmål om undersøgelsen, før han inviterer PI's lægeassistent (opført som et studieteammedlem). Hvis ikke, vil PI forlade lokalet, og PI's lægeassistent vil gennemgå en tjekliste for præscreening for at afgøre, om forsøgspersoner kan være kvalificerede til undersøgelsen (ingen information opnået under præscreeningen vil blive dokumenteret som forskningsdata). Potentielle deltagere vil blive bedt om at bekræfte, at de er mellem 18 og 80 år, at de tidligere er blevet diagnosticeret med CLBLP af en smertespecialist, om de føler, at de ikke kan give forskningssamtykke fysisk og/eller kognitivt, og om de har evt. tidligere anamnese med spinal neoplasma, infektion, arteriovenøs misdannelse og/eller stråling til rygsøjlen. Hvis potentielle deltagere svarer nej til et af de to første spørgsmål eller ja til et af de resterende spørgsmål, vil de blive betragtet som ikke kvalificerede til undersøgelsen.

Der vil blive lagt stor vægt på god kommunikation. Det vil blive understreget, at deltagelse i undersøgelsen ikke er nødvendig for standardbehandling af medicinsk behandling af deres tilstand. Det vil endvidere blive understreget, at forsøgspersonen til enhver tid kan trække sig fra studiet.

Datastyring:

Når en potentiel deltager bliver spurgt, om de gerne vil vide mere om undersøgelsen, vil de blive tildelt et deltager-id. Deltager-id'er vil blive tildelt fortløbende. Efterforskere vil vedligeholde en database, der nøjagtigt afspejler alle potentielle emner, der blev henvendt til undersøgelsen, og resultaterne af berettigelsesvurderingen. For kvalificerede forsøgspersoner omfatter de specifikke typer data, der vil blive indsamlet: 1) analoge lokale feltpotentialer fra SCS-, MEP-, SSEP- og EMG-elektroderne, 2) digitale og analoge udgangssignaler fra den intraoperative neuromonitoreringsenhed IOMAX, 3) digitale, tidsstemplede, fysiske forskydningsdata indhentet fra Biodex-maskinen, 3) digitale, tidsstemplede, positioneringsdata produceret af PhaseSpace-softwaren, 5) videografidata og 6) alle tilgængelige billeddata (dicom-filer). Rådata forbliver på laboratorieejede dataindsamlingsmaskiner med krypterede harddiske og gemt bag en låst dør, når de ikke er direkte overvåget. Data vil blive kopieret fra alle laboratorieejede dataindsamlingsmaskiner og/eller hospitalsejede dataservere til en adgangskodebeskyttet netværksserver, der er tilgængelig fra laboratoriet under IRB-protokolnummeret og deltager-id. Dette vil udgøre hovedkopien af ​​alle data for laboratoriet og vil bestå af separat lagrede kodede og identificerbare mapper. Formålet med at opbevare en kopi af rådataene er i tilfælde af at serveren bliver afbrudt, og det er nødvendigt at rekonstruere dataene. Dele af data vil blive kopieret til slutbrugerenheder (f.eks. stationære computere, bærbare computere osv.) til dataanalyse, men kun den del, der er nødvendig til analyse, vil blive kopieret. Enhver slutbrugerenhed som f.eks. en bærbar computer, der fysisk forlader laboratoriet, vil blive krypteret med MUSC-godkendt software, som bruger AES-krypteringsalgoritmen i cipher block chaining eller XTS-tilstand med en 256-bit nøgle. Desktopmaskiner, der bruges til analyse, som ikke forlader laboratoriet og opbevares i et aflåst laboratorium, bliver ikke krypteret. Alle data om dataindsamling og slutbrugerenheder vil blive slettet ved afslutningen af ​​undersøgelsen. Ingen PHI vil blive gemt på nogen dataindsamlingsmaskine eller slutbrugerenhed. En linkende database, der forbinder deltager-id'et og emneidentifikatorerne, vil blive vedligeholdt på MUSC Box, adskilt fra forskningsdataene. Emneidentifikatorer, der skal indsamles, omfatter for- og efternavn, køn, fødselsdato, personnummer, journalnummer, postadresse og telefonnumre. Telefon- og journalnumre er påkrævet for et cirka 7-dages telefonopkald til forsøgspersoner efter SCS-implantation. Derudover vil efterforskere indsamle oplysninger vedrørende sygdommens sværhedsgrad for hvert individ, herunder Visual Analog Scale (VAS)-scorer, en almindelig smerteskala og alle andre tilgængelige bedømmelsesskalaer. Disse foranstaltninger vil hjælpe med at korrelere vores fysiologiske data med sygdommens sværhedsgrad for hvert individ. Videodata vil blive gemt i den identificerbare mappe på den adgangskodebeskyttede netværksserver. Formålet med disse data er at korrelere bevægelsesdynamik med fysiologiske data. Endelig vil efterforskere gemme billeddata på en adgangskodebeskyttet netværksserver for at analysere og korrelere med de indsamlede fysiologiske data. Kun IRB-godkendt personale vil have adgang til linkdatabasen. Samtykkeskemaer vil blive opbevaret i et aflåst skab i et aflåst laboratorium i Clinical Sciences Building på MUSC.

Risici for emner:

Alle procedurer følger retningslinjerne for standard pleje. Forskningspersonalet vil følge op med hver deltager telefonisk cirka en uge efter det kirurgiske indgreb og under den omtrentlige 30-dages retur for at sikre, at deltagerne ikke har nogen problemer. Ikke desto mindre udgør denne undersøgelse stadig visse risici som beskrevet i følgende afsnit:

Kirurgisk komplikation

På grund af de 15 ekstra minutter, der er lagt til operationen, tilslutning af padleterminalerne uden for operationsfeltet og ekstra personale i rummet, er der en let øget risiko for operationsinfektion. Den ekstra risiko for infektion på grund af forskningsprotokollen øger ikke denne risiko ud over den 1-5 % samlede historiske risiko for komplikationer fra SCS kirurgiske indgreb.

TTDPM

Mens man tester for proprioception fastholdelse af underekstremiteterne, kan forsøgspersoner støde på ubehag på grund af ikke-frivillig muskelaktivering, der hindrer passiv bevægelse. For at afbøde denne risiko har Biodex-systemet en emnekontrolleret trigger, der øjeblikkeligt stopper dynamometerets passive bevægelse og kan aktiveres på et hvilket som helst tidspunkt, hvor en forsøgsperson oplever ubehag af smerte under testen.

Overjordisk og løbebåndsvandring

Forsøgspersonerne vil blive bedt om at gå på en trykfølsom måtte ved selvvalgte ganghastigheder og på et løbebånd ved selvvalgte ganghastigheder, hvor hvert scenarie har forsøgspersonen i en øvre thorax sikkerhedssele, som er bundet til loftet for faldsikring. På trods af de førnævnte sikkerhedsforanstaltninger er der stadig risiko for tab af balance, fald og potentiel skade. Risikoen for forsøgspersoner gennem disse opgaver overstiger ikke de risici, der er forbundet med generelle fysioterapiindstillinger og kan resultere i let muskeltræthed eller ubehag, der generelt aftager inden for få dage. Forsøgspersonerne vil få rigelig hviletid og kan have yderligere hviletid på ethvert tidspunkt i dataindsamlingsperioderne. Endvidere vil forsøgspersoner blive assisteret under store bevægelser eller under potentielle overførsler på tværs af forskellige overflader af et IRB-godkendt studiemedlem.

Fotografi og videografi

Forsøgspersoner vil blive optaget på video under udførelse af liggende/gående SCM- og EMG-moduleringsprotokoller. Efterforskere vil også fotografere og/eller videooptage ethvert andet aspekt af forsøgspersonens forskningsdeltagelse, som vil hjælpe efterforskerne med at korrelere emnets tilstand med EMG og kinematiske data. De optagede videoer og billeder kan omfatte hele ansigtet, overkroppen, arme og ben. Fotografering og videografi indebærer en risiko for tab af privatliv. Billeder og videoer vil blive gemt på en sikker server. Kun godkendt studiepersonale vil have adgang til disse filer.

Tab af fortrolighed

Yderligere risici omfatter tab af fortrolighed. For at mindske denne risiko vil en linkende database, der forbinder deltager-id'et og emneidentifikatorerne, blive vedligeholdt adskilt fra forskningsdataene på en adgangskodebeskyttet server, og kun IRB-godkendt personale vil have adgang til linkdatabasen.