Erkennung und Prävention von Gehirnerschütterungen mit intelligenter Technologie.
Gehirnerschütterungen sind Folgen unpassender Wechselwirkungen zwischen einer Aufprallkraft und dem Kopf, die dazu führen, dass sich der Kopf (und das Gehirn) zu schnell bewegen. Dieses Projekt umfasst zwei Teile.
Das Ergebnis eines Kopfaufpralls hängt von der Kraft und den biomechanischen Eigenschaften von Kopf und Hals ab. Moderne mikroelektronisch-mechanische Systeme (MEMS) Kopfaufprallsensoren messen nur die physikalischen Parameter äußerer Kräfte. Die Forscher haben einen intelligenten MEMS-Sensor der nächsten Generation entwickelt, der mit künstlicher Intelligenz (KI) ausgestattet ist und dabei helfen kann, eine personalisierte Erschütterungsschwelle zu definieren.
Die Sensormaschine der Forscher lernt die biomechanischen Eigenschaften von Kopf und Hals des Teilnehmers und bestimmt genau die Wahrscheinlichkeit für Gehirnerschütterungen. Das erste Ziel der Forscher ist es, den Sensor im Feld bei Fußballspielern zu testen.
- Forscher gehen davon aus, dass eine Zunahme der Nackensteifigkeit das Risiko von Gehirnerschütterungen verringern sollte. Die Forscher haben ein Trainingsprotokoll entwickelt, das eine konditionierte Reaktion (CR) beinhaltet, um die Nackensteifigkeit während eines Kopfaufprallereignisses zu erhöhen und dadurch das Risiko einer Gehirnerschütterung zu verringern. Die Forscher haben auch eine Technologie zur Überwachung der Nackensteifigkeit entwickelt.
Der intelligente Sensor ist vollständig in das Trainingsprotokoll integriert und überwacht die Nackensteifigkeit, um die Effektivität des Trainings zu validieren. Das zweite Ziel ist die Optimierung und Fertigstellung unseres Trainingsprotokolls und die Durchführung eines Feldtests mit Fußballspielern.
Studienübersicht
Status
Status
Bedingungen
Bedingungen
Intervention / Behandlung
Intervention / Behandlung
- Gerät: Kopfaufprallsensoren moderner mikroelektronischer mechanischer Systeme (MEMS).
- Sonstiges: Virtual Reality (VR)-Brille Verwendung mit konsistentem Timing von konditioniertem Stimulus und unkonditioniertem Stimulus
- Sonstiges: Virtual Reality (VR)-Brille Verwendung mit inkonsistentem Timing von konditioniertem Stimulus und unkonditioniertem Stimulus
Detaillierte Beschreibung
Die Hypothese ist, dass MEMS-Sensoren, die mit künstlicher Intelligenz und maschinellem Lernen angereichert sind, individualisierte menschliche Faktoren berücksichtigen und dazu beitragen können, die Erschütterungsschwelle für eine personalisierte Diagnose wie in der Präzisionsmedizin zu definieren. In Labortests kann der von den Forschern gebaute Prototyp eines intelligenten Sensors die biomechanischen Eigenschaften von Kopf und Hals des Benutzers maschinell lernen, ohne mit diesen Informationen programmiert zu werden. Anschließend misst es in Echtzeit das Ausmaß der Auswirkungen anhand eines personalisierten Schwellenwerts des Benutzers. Diese Fähigkeiten ermöglichen es dem intelligenten Sensor, das Potenzial für Gehirnerschütterungen bei einer bestimmten Person genau zu bestimmen.
Das erste Ziel ist (a) die Optimierung und Fertigstellung des Sensors zu einem tragbaren, feldtestreifen Prototypen und (b) die Durchführung eines Feldtests an Fußballspielern, um die Genauigkeit der Sensoren bei der Einstellung personalisierter Erschütterungsschwellen zu untersuchen .
Die Hypothese ist, dass die dynamische Erhöhung der Nackensteifigkeit das Risiko einer Gehirnerschütterung signifikant reduzieren sollte. Der intelligente Sensor ist vollständig in das Training integriert, um die Zunahme der Nackensteifigkeit zu überwachen und die Wirksamkeit der erworbenen CR bei der Reduzierung des Gehirnerschütterungsrisikos zu validieren.
Das zweite Ziel ist daher (a) unser Trainingsprotokoll zu optimieren und zu finalisieren und (b) einen Feldtest mit Fußballspielern durchzuführen.
Die langfristigen Ziele sind die Entwicklung von Methoden und Technologien zur schnellen und zuverlässigen Risikobewertung von Gehirnerschütterungen im Feld sowie zur Prävention und Linderung von Gehirnerschütterungen.
VERFAHREN
Teil 1 der Studie:
Studieninformationen werden Eltern und Fußballspielern (Studienteilnehmern) von Dr. Moncure und Dr. Huang in der örtlichen Fußballakademie während der normalen Stunden gegeben. Dies wird eine einmalige Sitzung für ca. 1 Stunde sein, je nach Fragen.
Die von den Ermittlern bereitgestellten Studieninformationen werden auch auf Video aufgezeichnet, um sicherzustellen, dass alle Eltern und Fußballspieler die gleichen Informationen erhalten, auch wenn sie nicht bei der Besprechung anwesend sind.
Alle Spieler erhalten die Möglichkeit zur Teilnahme basierend auf Ein- und Ausschlusskriterien.
Die Einverständniserklärung und Zustimmung werden von Dr. Moncure an der örtlichen Fußballakademie mit Teilnehmern und Eltern überprüft, nachdem Eltern und Fußballspieler vollständig über die Studie und ihre Teilnahmevoraussetzungen informiert wurden. Alle Teilnehmer und ihre Eltern müssen vor der Teilnahme an der Informationsveranstaltung teilnehmen oder sich das Informationsvideo zur Studie ansehen. Alle studienbezogenen Fragen werden von Dr. Moncure oder Dr. Huang beantwortet. Das Ausfüllen des ICF und der Zustimmung erfolgt nach der Studieninformationssitzung und dauert etwa 30 Minuten.
Es wird eine Trainingseinheit abgehalten, um allen Trainern der lokalen Fußballakademie zu zeigen, wie die Sensoren funktionieren und wie die Sensoren an den Spielern angebracht werden. Später werden die Trainer dafür sorgen, dass die Fußballer die Sensoren im Training immer richtig tragen. Diese Trainingseinheit dauert ungefähr 30 Minuten.
Sobald ein Teilnehmer registriert wurde, kann der Teilnehmer damit beginnen, den Sensor während des Trainings oder beim Fußballspielen in der örtlichen Fußballakademie zu tragen. Sensoren werden über einen Zeitraum von mindestens 4 Wochen getragen, wenn die Spieler in der örtlichen Fußballakademie sind. Der Teilnehmer hat Teil 1 nach Ablauf von 4 Wochen abgeschlossen. Der Zweck von Teil 1 besteht darin, Kopfbewegungsdaten von Fußballspielern vor dem Gehirnerschütterungsvermeidungstraining zu sammeln.
Teil 2 der Studie:
Es erfolgt eine Randomisierung der Teilnehmer. Die Teilnehmer werden zufällig in 2 Gruppen eingeteilt – trainierte Gruppe und Kontrollgruppe.
Den Trainern wird gezeigt, wie sie die Virtual Reality (VR)-Schulung durchführen. Den Trainern wird die richtige Platzierung des Kopfaufprallsensorsystems gezeigt, um die Reaktion der Teilnehmer auf das Training zu messen.
Nach Abschluss von Teil 1 der Studie werden die Teilnehmer randomisiert und in die Trainingsgruppe und die Kontrollgruppe eingeteilt. Es werden Überlegungen angestellt, um die bestmögliche Alters- und Geschlechtsübereinstimmung in der trainierten Gruppe und der Kontrollgruppe zu erhalten. Beiden Gruppen wird der Umgang mit der Virtual-Reality-Brille gezeigt. Während der ein- bis zweiwöchigen VR-Trainingsphase nutzen beide Gruppen die VR-Brille. Der trainierten Gruppe werden der konditionierte Stimulus (CS, Bilder von sich nähernden gegnerischen Spielern) und der nicht konditionierte Stimulus (US, ein Stimmzeichen, um den Nacken durch den Trainer zu versteifen) immer mit einer konsistenten zeitlichen Beziehung geliefert (z. B. eine Verzögerung von 250 ms dazwischen). der CS und der US), wodurch die konditionierte Reaktion (Nackensteifheit) auftritt. Die Kontrollgruppe erhält auch dasselbe CS und dasselbe US, aber das CS und das US werden keine konsistente zeitliche Beziehung aufweisen, wodurch niemals ein CR entsteht. Beide Gruppen werden auch unser intelligentes Kopfaufprallsensorsystem tragen, um ihre Reaktion auf das Training zu messen. Ein Zweck dieser Anordnung besteht darin, einen Weg für eine Doppelblindanalyse bereitzustellen. Ein zweiter Zweck wird die Bereitstellung einer alters- und geschlechtsangepassten Kontrollgruppe für die Studie sein.
Das CR-Training wird über einen Zeitraum von ca. 10 Tagen mit täglichen 30-Minuten-Einheiten durchgeführt (oder ungefähr über einen Zeitraum von ein bis zwei Wochen). Das Training beinhaltet das Tragen der VR-Brille und unserer intelligenten Kopfaufprallsensorik (Kopfsensor und Körpersensor) in der örtlichen Fußballakademie auf dem Trainingsgelände. Der Teilnehmer erhält virtuelle visuelle Reize des üblichen Fußballspiels als CS. Der Teilnehmer erhält auch einen leicht unangenehmen akustischen Reiz (z. B. von einem Trainer) als US. Das Training wird im Trainingsraum der örtlichen Fußballakademie durchgeführt, wobei nur die zufällig ausgewählten Teilnehmer und ihre Trainer anwesend sind.
Die Kontrollgruppe nimmt ebenfalls am VR-Training teil, weiß aber nicht, dass sie zur Kontrollgruppe gehört. Alle Daten werden in der Software gespeichert, die mit den Sensoren und VR-Brillen geliefert wird.
Nach Abschluss des CR-Trainings tragen alle Teilnehmer wieder unsere smarten Sensoren beim Fußballspielen in der örtlichen Fußballakademie für weitere 4 Wochen.
Einverständniserklärungen und Zustimmungsformulare werden persönlich ausgefüllt, Originalkopien werden gesammelt und verbleiben bei den Ermittlern, eine Kopie von beiden wird den Teilnehmern ausgehändigt.
Alle anderen Daten werden elektronisch erhoben. Sensoren senden Daten direkt an den Forscher (Chi-Ming Huang).
Studientyp
Studientyp
Einschreibung (Voraussichtlich)
Einschreibung
Phase
Phase
- Unzutreffend
Kontakte und Standorte
Studienkontakt
Studienkontakt
- Name: Kim Dyer, MSN
- Telefonnummer: 816.404.1380
- E-Mail: kim.dyer@tmcmed.org
Studieren Sie die Kontaktsicherung
- Name: Chiming Huang, PhD
- E-Mail: HuangC@umkc.edu
Teilnahmekriterien
Zulassungskriterien
Zulassungskriterien
Studienberechtigtes Alter
Akzeptiert gesunde Freiwillige
Studienberechtigte Geschlechter
Beschreibung
Einschlusskriterien:
- Fußballspieler der örtlichen Fußballakademie, Alter 7-17,
- Stimmt der Teilnahme an der Studie zu (unterschriebene Zustimmung),
- Elternteil stimmt der Teilnahme des Kindes an der Studie zu (unterschriebene Zustimmung)
Ausschlusskriterien:
- Jede Person, die einer Teilnahme nicht zustimmt,
- Jede Person, deren Elternteil der Teilnahme ihres Kindes nicht zustimmt,
- Person, die keinen Sensor tragen kann oder will
Studienplan
Wie ist die Studie aufgebaut?
Designdetails
- Hauptzweck: Screening
- Zuteilung: Zufällig
- Interventionsmodell: Parallele Zuordnung
- Maskierung: Single
Anzahl der Arme
Waffen und Interventionen
Teilnehmergruppe / ArmTeilnehmergruppe / Arm |
Intervention / BehandlungIntervention / Behandlung |
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Aktiver Komparator: Ausgebildet
Beiden Gruppen wird der Umgang mit der Virtual-Reality-Brille gezeigt. Der trainierten Gruppe werden der konditionierte Stimulus (CS, Bilder von sich nähernden gegnerischen Spielern) und der nicht konditionierte Stimulus (US, ein Stimmzeichen, um den Nacken durch den Trainer zu versteifen) immer mit einer konsistenten zeitlichen Beziehung geliefert (z. B. eine Verzögerung von 250 ms dazwischen). der CS und der US), wodurch die konditionierte Reaktion (Nackensteifheit) auftritt. Beide Gruppen werden auch unser intelligentes Kopfaufprallsensorsystem tragen, um ihre Reaktion auf das Training zu messen. |
Beide Gruppen werden unser intelligentes Kopfaufprallsensorsystem (MEMS-Kopfaufprallsensoren) tragen, um ihre Reaktion auf das Training zu messen.
Der trainierten Gruppe werden der konditionierte Stimulus (CS, Bilder von sich nähernden gegnerischen Spielern) und der nicht konditionierte Stimulus (US, ein Stimmzeichen, um den Nacken durch den Trainer zu versteifen) immer mit einer konsistenten zeitlichen Beziehung geliefert (z. B. eine Verzögerung von 250 ms dazwischen). der CS und der US), wodurch die konditionierte Reaktion (Nackensteifheit) auftritt.
Andere Namen:
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Aktiver Komparator: Kontrolle
Beiden Gruppen wird der Umgang mit der Virtual-Reality-Brille gezeigt.
Die Kontrollgruppe erhält auch dasselbe CS und dasselbe US, aber das CS und das US werden keine konsistente zeitliche Beziehung aufweisen, wodurch niemals ein CR entsteht.
Beide Gruppen werden auch unser intelligentes Kopfaufprallsensorsystem tragen, um ihre Reaktion auf das Training zu messen.
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Beide Gruppen werden unser intelligentes Kopfaufprallsensorsystem (MEMS-Kopfaufprallsensoren) tragen, um ihre Reaktion auf das Training zu messen.
Die Kontrollgruppe erhält auch denselben CS und denselben US wie die trainierte Gruppe, aber der CS und der US werden keine konsistente zeitliche Beziehung aufweisen, wodurch niemals ein CR entsteht.
Andere Namen:
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Was misst die Studie?
Primäre Ergebnismessungen
Primäre Ergebnismessungen
Ergebnis Maßnahme |
Maßnahmenbeschreibung |
Zeitfenster |
|---|---|---|
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Untersuchen Sie die Genauigkeit unserer Sensoren bei der Einstellung personalisierter Erschütterungsschwellenwerte.
Zeitfenster: 3 Monate
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Unser Ziel ist es, Daten zu Kopfaufprallereignissen oder Kopfbewegungen von männlichen und weiblichen Probanden zu erfassen.
Der Name des Messwerkzeugs ist Beschleunigungsmesser oder Trägheitsmesseinheit (IMU).
Ein solches Beispiel ist der von Athlete Intelligence (Seattle, WA) vermarktete Vektor-Mundschutzsensor.
Auch an der Entwicklung dieser Technologie sind wir beteiligt.
Diese Daten, die wir auswerten werden, umfassen Winkelgeschwindigkeiten und Beschleunigungen des Kopfes.
Wenn solche Daten verarbeitet und ausgewertet werden, können wir die Daten mit unseren maschinellen Lernalgorithmen abfragen, um Daten zur mutmaßlichen Erschütterungsschwelle abzuleiten.
Die Ergebnisse solcher Abfragen werden uns darüber informieren, ob die Erschütterungsschwelle möglicherweise eine geschlechtsspezifische Komponente hat.
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3 Monate
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Überwachen Sie die Nackensteifigkeit der Teilnehmer in 2 Gruppen (trainiert versus kontrolliert), während Sie eine Virtual-Reality-Brille verwenden.
Zeitfenster: 3 Monate
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Unser Ziel ist es, die Nackensteifigkeit der Teilnehmer in 2 Gruppen zu überwachen.
Der Name des Messwerkzeugs ist Beschleunigungsmesser oder Trägheitsmesseinheit (IMU).
Ein solches Beispiel ist der von Athlete Intelligence (Seattle, WA) vermarktete Vektor-Mundschutzsensor.
Auch an der Entwicklung dieser Technologie sind wir beteiligt.
Genauer gesagt, wenn ein Paar solcher Sensoren an einem menschlichen Probanden befestigt wird, können wir die Ausgaben (an den Kopfwinkelgeschwindigkeiten und -beschleunigungen) des Paars bewerten, vergleichen und berechnen und die relativen Diskrepanzen zwischen den Ausgaben des Paars bestimmen.
Das Steifheitsmaß, einschließlich der Nackensteifigkeit, ist umgekehrt proportional zum Betrag der oben beschriebenen Abweichungen.
Die Ergebnisse eines solchen Vergleichs und einer solchen Berechnung werden uns daher Aufschluss darüber geben, ob die Nackensteifigkeit durch Training mit einer Virtual-Reality-Brille modifiziert werden kann.
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3 Monate
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Optimieren und finalisieren Sie unser Trainingsprotokoll
Zeitfenster: 5 Monate
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Unser Ziel ist es, menschliche Probanden darin zu trainieren, den Nacken vor dem Aufprall zu versteifen.
Der Aufprall wird in der virtuellen Realität geliefert, sodass das menschliche Subjekt keinen echten Aufprall erhält.
Den Nackenversteifungsreflex erwerben die Trainingsteilnehmer dennoch beim „Spüren“ des Aufpralls in der virtuellen Realität.
Wir als Ermittler werden die Daten zur Nackensteifigkeit überwachen, wie zuvor in unserer Antwort auf Kommentar 2 beschrieben. Ein Ziel dieser Überwachung besteht darin, dass wir unser detailliertes Trainingsprotokoll optimieren.
Wie zuvor in den Kommentaren 1 und 2 lautet der Name des Messwerkzeugs Beschleunigungsmesser oder Trägheitsmesseinheit (IMU).
Das erwartete Ergebnis ist, dass in den beiden Gruppen menschlicher Probanden (trainiert vs. Kontrolle, wie in Kommentar 2 beschrieben) die trainierte Gruppe im Vergleich zur Kontrollgruppe eine signifikante Zunahme der Nackensteifigkeit beim Aufprall zeigt.
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5 Monate
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Mitarbeiter und Ermittler
Sponsor
Sponsor
Mitarbeiter
Mitarbeiter
Studienaufzeichnungsdaten
Haupttermine studieren
Studienbeginn (Voraussichtlich)
Studienbeginn
Primärer Abschluss (Voraussichtlich)
Primärer Abschluss
Studienabschluss (Voraussichtlich)
Studienabschluss
Studienanmeldedaten
Zuerst eingereicht
Zuerst eingereicht
Zuerst eingereicht, das die QC-Kriterien erfüllt hat
Zuerst eingereicht, das die QC-Kriterien erfüllt hat
Zuerst gepostet (Tatsächlich)
Zuerst gepostet
Studienaufzeichnungsaktualisierungen
Letztes Update gepostet (Tatsächlich)
Letztes Update gepostet
Letztes eingereichtes Update, das die QC-Kriterien erfüllt
Letztes eingereichtes Update, das die QC-Kriterien erfüllt
Zuletzt verifiziert
Zuletzt verifiziert
Mehr Informationen
Begriffe im Zusammenhang mit dieser Studie
Schlüsselwörter
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Andere Studien-ID-Nummern
Andere Studien-ID-Nummern
- 19-013
Plan für individuelle Teilnehmerdaten (IPD)
Planen Sie, individuelle Teilnehmerdaten (IPD) zu teilen?
Arzneimittel- und Geräteinformationen, Studienunterlagen
Studiert ein von der US-amerikanischen FDA reguliertes Arzneimittelprodukt
Studiert ein von der US-amerikanischen FDA reguliertes Geräteprodukt
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