Wirkung der epiduralen Stimulation auf Muskelaktivierung und sensorische Wahrnehmung

Definitionen und Nomenklatur:

Die Rückenmarkstimulation (SCS) wird mit einem 32-Elektroden-Paddle-Array durchgeführt, das in den dorsalen Epiduralraum entlang der thorakolumbalen Region des Rückenmarks implantiert wird. Das Array wird von einem mehrfach unabhängigen, stromgesteuerten (MICC) implantierbaren Impulsgenerator (IPG) mit Strom versorgt, der gemäß Standardbehandlungsverfahren für die SCS-Implantation mit dem Paddle verbunden ist. Darüber hinaus werden gemäß Behandlungsstandard motorisch evozierte Potenziale (MEP), somatosensorisch evozierte Potenziale (SSEP) und Elektromyographien (EMG) über das intraoperative Neuromonitoring-System IOMAX durchgeführt. Das SCS-System wird für klinische Zwecke platziert, d. h. zur Behandlung chronischer Schmerzen, die Prüfärzte werden jedoch zu verschiedenen Zeitpunkten während der Platzierung Daten sammeln. Die Studienverfahren verlängern die Operation um 15 Minuten. Das Locomotion Rehabilitation Laboratory des MUSC – das sich im Gebäude C des College of Health Professions befindet – beherbergt ein isokinetisches/isometrisches Dynamometer Biodex Pro System 4. Biodex standardisiert die Anwendung von passiven isokinetischen Kniebeugungs-/Streckungsversuchen bei jedem verblindeten Probanden für propriozeptive Untersuchungen, die im weiteren Verlauf dieses Dokuments als Schwelle zur Erkennung passiver Bewegung (TTDPM) bezeichnet werden. Schließlich beherbergt das Locomotor Energetics and Assessment Laboratory des MUSC, das sich ebenfalls im Gebäude C des College of Health Professions befindet, ein instrumentelles Laufband mit zwei Bändern, das koplanar mit dem Boden ist und bei allen Laufveranstaltungen verwendet wird. Das Labor verfügt außerdem über ein Bewegungserfassungssystem mit 12 Kameras, das aktive Infrarot-LED-Tracer verwendet, um kinematische Positionsdaten zu verfolgen, und das bei allen Gehveranstaltungen verwendet wird. Ein weiteres vom Labor angebotenes Werkzeug ist ein 16-Kanal-EMG-System, das Oberflächenelektroden verwendet, um die Zielmuskelaktivität zu erkennen, und das auch bei allen Gehveranstaltungen verwendet wird. Insgesamt beträgt die erwartete Gesamtdauer der Studie etwa 30 Tage.

Gerätenutzung:

Das Epidural-Stimulator-Paddle und der IPG sind von der FDA zugelassene, im Handel erhältliche Geräte, die zur Behandlung chronischer Schmerzen des Rückens und der unteren Extremitäten entwickelt wurden und für ihren vorgesehenen klinischen Zweck verwendet werden - elektrische Stimulation der Rückenmarksfasern zur Linderung der Schmerzwahrnehmung. Der Forschungseinsatz dieses Geräts, der die Operation um etwa 15 Minuten verlängert, umfasst die Aufzeichnung/Stimulation vom Gerät während des intraoperativen Neuromonitoring-Standardprotokolls. Unabhängig von der Studienteilnahme werden das Stimulator-Paddle und der IPG gemäß dem Behandlungsstandard für die vorab geplante SCS-Operation implantiert. Das intraoperative Neuromonitoring-System IOMAX, eine Ausrüstung, die Eigentum von MUSC ist und von MUSC-Neurophysiologie-Mitarbeitern betrieben wird, ist ein im Handel erhältliches Gerät, das bei standardmäßigen Wirbelsäulenoperationen wie der SCS-Implantation verwendet wird. Unabhängig von der Studienteilnahme findet für die vorgeplante SCS-Operation ein intraoperatives Neuromonitoring über IOMAX gemäß Behandlungsstandard statt. Die folgenden Geräte werden nur zu Forschungszwecken verwendet. Das Biodex Pro System 4, das regelmäßig von Forschern der physikalischen Rehabilitation hier am MUSC verwendet wird, ist ein kommerziell erhältliches Gerät, das ausschließlich als Forschungsinstrument verwendet wird, um eine passive isokinetische Kniebeugung/-streckung während der TTDPM zu erreichen. Das instrumentelle Laufband, die GAITRite-Matte, das Bewegungserfassungssystem und das MA300 EMG-System sind allesamt im Handel erhältliche Geräte, die von MUSC-Forschern am College of Health Professions verwendet werden, um umfangreiche Ganganalysen bei Personen mit verschiedenen neurologischen Defiziten durchzuführen. Die Ganganalyse wird nur zu Forschungszwecken durchgeführt und ist kein Behandlungsstandard für Patienten, die sich einer SCS-Operation unterziehen.

Anzahl der Fächer:

Die Ermittler schlagen vor, 5 Personen mit CLBLP zu untersuchen. Eine frühere Studie, die von Formento et al., 2018, unter Verwendung von SCS und propriozeptiven Tests durchgeführt wurde, veröffentlichte einen Standardfehler und ein 95%-Konfidenzintervall unter Verwendung erfolgreicher und erfolgloser SCS-Versuchsversuche (p < 0,05 bei LFTS-Parametern und ohne Stimulation, mit mindestens 10 Versuchen pro Stimulation Einstellung.) Auf dieser Grundlage erwarten die Forscher, dass eine kleine Population eine ähnliche Varianz aufweisen wird. Die Stichprobengröße des Subjekts steht im direkten Vergleich mit Stichprobengrößen früherer Proof-of-Concept-Studien in Bezug auf SCS für die Probenahme von Biomarkern der Rückenmarksphysiologie. Das Forschungsteam plant, ein Zweiweg-ANOVA-Modell mit wiederholten Messungen zu verwenden, um die unterschiedlichen Unterschiede in der Stimulationsart und den kinematischen Parametern zu untersuchen. Ein Post-hoc-Vergleich wird unter Verwendung einer Tukey-Anpassung durchgeführt.

Rekrutierungsmethoden:

Während des präoperativen Klinikbesuchs des Probanden fragt der PI den potenziellen Teilnehmer, ob er mehr über die Studie erfahren möchte. In diesem Fall stellt der PI die Studie vor und fragt, ob er weitere Fragen zur Studie beantworten kann, bevor er den Arzthelfer des PI (als Mitglied des Studienteams aufgeführt) einlädt. Ist dies nicht der Fall, verlässt der PI den Raum und der Arzthelfer des PI überprüft eine Vorscreening-Checkliste, um festzustellen, ob die Probanden für die Studie in Frage kommen (keine während des Vorscreenings erhaltenen Informationen werden als Forschungsdaten dokumentiert). Potenzielle Teilnehmer werden gebeten, zu bestätigen, dass sie zwischen 18 und 80 Jahre alt sind, dass bei ihnen zuvor CLBLP von einem Schmerzspezialisten diagnostiziert wurde, ob sie das Gefühl haben, dass sie ihre Forschungseinwilligung physisch und/oder kognitiv nicht erteilen können, und ob sie eine haben Vorgeschichte von spinalem Neoplasma, Infektion, arteriovenöser Fehlbildung und/oder Bestrahlung der Wirbelsäule. Wenn potenzielle Teilnehmer eine der ersten beiden Fragen mit Nein oder eine der verbleibenden Fragen mit Ja beantworten, werden sie als nicht für die Studie geeignet betrachtet.

Auf eine gute Kommunikation wird besonderes Augenmerk gelegt. Es wird betont, dass die Teilnahme an der Studie für die medizinische Standardbehandlung ihrer Erkrankung nicht erforderlich ist. Es wird auch betont, dass der Proband jederzeit von der Studie zurücktreten kann.

Datenmanagement:

Sobald ein potenzieller Teilnehmer gefragt wird, ob er mehr über die Studie erfahren möchte, wird ihm eine Teilnehmer-ID zugewiesen. Teilnehmer-IDs werden fortlaufend vergeben. Die Prüfärzte führen eine Datenbank, die alle potenziellen Probanden, die wegen der Studie kontaktiert wurden, und die Ergebnisse der Eignungsbewertung genau wiedergibt. Zu den spezifischen Arten von Daten, die für geeignete Probanden gesammelt werden, gehören: 1) analoge lokale Feldpotentiale von den SCS-, MEP-, SSEP- und EMG-Elektroden, 2) digitale und analoge Ausgangssignale vom intraoperativen Neuromonitoring-Gerät IOMAX, 3) digitale, zeitgestempelte physische Verschiebungsdaten, die von der Biodex-Maschine erfasst wurden, 3) digitale, zeitgestempelte Positionsdaten, die von der PhaseSpace-Software erzeugt wurden, 5) Videografiedaten und 6) alle verfügbaren Bildgebungsdaten (DICOM-Dateien). Rohdaten verbleiben auf laboreigenen Datenerfassungsgeräten mit verschlüsselten Festplatten und werden hinter einer verschlossenen Tür aufbewahrt, wenn sie nicht direkt überwacht werden. Die Daten werden von allen laboreigenen Datenerfassungsgeräten und/oder krankenhauseigenen Datenservern auf einen passwortgeschützten Netzwerkserver kopiert, auf den das Labor unter der IRB-Protokollnummer und Teilnehmer-ID zugreifen kann. Diese stellt die Masterkopie aller Daten für das Labor dar und besteht aus separat gespeicherten, verschlüsselten und identifizierbaren Ordnern. Der Zweck, eine Kopie der Rohdaten aufzubewahren, ist für den Fall, dass der Server unterbrochen wird und es notwendig ist, die Daten zu rekonstruieren. Teile der Daten werden zur Datenanalyse auf Endbenutzergeräte (z. B. Desktop, Laptop usw.) kopiert, jedoch wird nur der für die Analyse benötigte Teil kopiert. Jedes Endbenutzergerät wie ein Laptop, das das Labor physisch verlässt, wird mit MUSC-zugelassener Software verschlüsselt, die den AES-Verschlüsselungsalgorithmus in Cipher Block Chaining oder im XTS-Modus mit einem 256-Bit-Schlüssel verwendet. Desktop-Computer, die für Analysen verwendet werden, die das Labor nicht verlassen und in einem verschlossenen Labor aufbewahrt werden, werden nicht verschlüsselt. Alle Daten zu Datenerfassung und Endgeräten werden nach Abschluss der Studie gelöscht. PHI werden auf keinem Datenerfassungsgerät oder Endbenutzergerät gespeichert. Auf der MUSC Box wird getrennt von den Forschungsdaten eine Verknüpfungsdatenbank geführt, die die Teilnehmer-ID und die Probanden-IDs verknüpft. Zu erfassende Subjektidentifikatoren umfassen Vor- und Nachnamen, Geschlecht, Geburtsdatum, Sozialversicherungsnummer, Krankenaktennummer, Postanschrift und Telefonnummern. Telefonnummern und Krankenaktennummern sind für einen ungefähr 7-tägigen Telefonanruf erforderlich, der nach der SCS-Implantation mit Probanden geführt wird. Darüber hinaus sammeln die Ermittler Informationen zum Schweregrad der Erkrankung für jeden Probanden, einschließlich der Werte der visuellen Analogskala (VAS), einer gemeinsamen Schmerzskala und aller anderen verfügbaren Bewertungsskalenwerte. Diese Messungen werden dabei helfen, unsere physiologischen Daten mit der Schwere der Erkrankung für jede Person zu korrelieren. Videografiedaten werden im identifizierbaren Ordner auf dem passwortgeschützten Netzwerkserver gespeichert. Der Zweck dieser Daten besteht darin, die Bewegungsdynamik mit physiologischen Daten zu korrelieren. Schließlich werden die Ermittler Bilddaten auf einem passwortgeschützten Netzwerkserver speichern, um die gesammelten physiologischen Daten zu analysieren und mit ihnen zu korrelieren. Nur vom IRB zugelassenes Personal hat Zugriff auf die Verknüpfungsdatenbank. Einwilligungsformulare werden in einem verschlossenen Schrank in einem verschlossenen Labor im Clinical Sciences Building am MUSC aufbewahrt.

Risiken für Probanden:

Alle Verfahren folgen den Pflegerichtlinien. Das Forschungspersonal wird jeden Teilnehmer etwa eine Woche nach dem chirurgischen Eingriff und während der etwa 30-tägigen Rückkehr telefonisch kontaktieren, um sicherzustellen, dass die Teilnehmer keine Probleme haben. Dennoch birgt diese Studie gewisse Risiken, wie in den folgenden Abschnitten beschrieben:

Chirurgische Komplikation

Aufgrund der 15 zusätzlichen Minuten, die der Operation hinzugefügt werden, des Anschlusses der Paddle-Terminals außerhalb des Operationsfeldes und des zusätzlichen Personals im Raum besteht ein leicht erhöhtes Risiko einer chirurgischen Infektion. Das zusätzliche Infektionsrisiko aufgrund des Forschungsprotokolls erhöht dieses Risiko nicht über das historische Gesamtkomplikationsrisiko von 1-5 % des SCS-Operationsverfahrens hinaus.

TTDPM

Beim Testen der Beibehaltung der Propriozeption der unteren Extremitäten können die Probanden Unbehagen aufgrund einer unwillkürlichen Muskelaktivierung erfahren, die die passive Bewegung behindert. Um dieses Risiko zu mindern, verfügt das Biodex-System über einen vom Probanden gesteuerten Auslöser, der die passive Bewegung des Dynamometers sofort stoppt und jederzeit aktiviert werden kann, wenn ein Proband während des Tests Schmerzen verspürt.

Oberirdisches Gehen und Laufbandgehen

Die Probanden werden gebeten, mit selbstgewählten Gehgeschwindigkeiten auf einer druckempfindlichen Matte und mit selbstgewählten Gehgeschwindigkeiten auf einem Laufband zu gehen, wobei in jedem Szenario der Proband einen oberen Thorax-Sicherheitsgurt trägt, der zur Absturzsicherung an der Decke befestigt ist. Trotz der oben genannten Sicherheitsmaßnahmen besteht immer noch die Gefahr von Gleichgewichtsverlust, Sturz und möglichen Verletzungen. Das Risiko für die Probanden durch diese Aufgaben überschreitet nicht die Risiken, die mit allgemeinen Physiotherapie-Einstellungen verbunden sind, und kann zu leichter Muskelermüdung oder Beschwerden führen, die im Allgemeinen innerhalb weniger Tage abklingen. Die Probanden erhalten ausreichend Ruhezeit und können zu jedem Zeitpunkt während der Datenerfassungsperioden zusätzliche Ruhezeit haben. Darüber hinaus werden die Probanden bei großen Bewegungen oder bei potenziellen Transfers über verschiedene Oberflächen von einem vom IRB zugelassenen Studienmitglied unterstützt.

Fotografie und Videografie

Die Probanden werden während der Durchführung von SCM- und EMG-Modulationsprotokollen in Rückenlage/Gehen auf Video aufgezeichnet. Die Ermittler werden auch jeden anderen Aspekt der Forschungsteilnahme des Probanden fotografieren und/oder auf Video aufnehmen, der den Ermittlern hilft, den Zustand des Probanden mit dem EMG und den kinematischen Daten zu korrelieren. Die aufgenommenen Videos und Fotos können das gesamte Gesicht, den Oberkörper, Arme und Beine umfassen. Fotografieren und Videografien bergen das Risiko des Verlusts der Privatsphäre. Fotos und Videos werden auf einem sicheren Server gespeichert. Nur zugelassenes Studienpersonal hat Zugriff auf diese Dateien.

Verlust der Vertraulichkeit

Weitere Risiken sind der Verlust der Vertraulichkeit. Um dieses Risiko zu mindern, wird eine Verknüpfungsdatenbank, die die Teilnehmer-ID und die Probandenkennungen verknüpft, getrennt von den Forschungsdaten auf einem passwortgeschützten Server geführt, und nur vom IRB zugelassenes Personal hat Zugriff auf die Verknüpfungsdatenbank.