Prótesis basadas en la cognición para mejorar el agarre y el alcance después de una SCI
Plataforma de Rehabilitación Cognitiva del Agarre de la Mano Después de una Lesión de la Médula Espinal Utilizando Realidad Virtual y Wearables Instrumentados
La rehabilitación de los movimientos funcionales después de una lesión de la médula espinal (LME) requiere compromiso y participación en los procesos de fisioterapia. Los resultados pueden mejorarse mediante técnicas que fortalecen las conexiones cognitivas entre los usuarios y los ejercicios de fisioterapia.
Los investigadores investigarán combinaciones de realidad virtual y tecnología portátil innovadora para acelerar la rehabilitación del agarre y alcance de la mano. Estos dispositivos utilizan retroalimentación multisensorial para mejorar el sentido de agencia, o sentimientos de control, y entrenan mejor los movimientos durante los ejercicios de rehabilitación física. Los investigadores medirán el efecto de estos dispositivos para mejorar la velocidad, la eficiencia y la precisión de los movimientos realizados en veteranos con SCI.
Descripción general del estudio
Estado
Condiciones
Intervención / Tratamiento
Descripción detallada
La lesión de la médula espinal (LME) a nivel cervical afecta la función de la mano y compromete gravemente el desempeño de las actividades de la vida diaria. El proceso de rehabilitación física requiere el compromiso del participante para lograr ganancias significativas en la función. Los enfoques de rehabilitación que son cognitivamente atractivos pueden facilitar un mayor compromiso con la práctica y un mejor aprendizaje del movimiento.
Los investigadores proponen desarrollar plataformas innovadoras que utilicen la realidad virtual (VR) y dispositivos portátiles instrumentados que mejoren los factores cognitivos durante el aprendizaje motor del agarre y alcance de la mano después de una SCI. Estos factores incluyen un mayor sentido de agencia o percepción de control y retroalimentación multisensorial. El sentido de agencia está implicado con un mayor control del movimiento, y varias modalidades de retroalimentación sensorial (visual, auditiva y háptica) han demostrado su eficacia en el entrenamiento del movimiento. Sin embargo, estos factores no están bien considerados en los enfoques tradicionales de fisioterapia.
Los investigadores han desarrollado dos nuevas plataformas basadas en la cognición para rehabilitar la función de agarrar y alcanzar y proponen probar cada plataforma en veteranos con LME crónica a nivel cervical.
El objetivo 1 investigará cómo el guante de "cognición" puede mejorar el agarre funcional. Este guante incluye sensores de fuerza y flexión que proporcionan información a un algoritmo de aprendizaje automático capacitado para predecir cuándo se logra un agarre seguro. El guante alerta al usuario de un agarre seguro a través de módulos sensoriales integrados que brindan retroalimentación visual (LED), de audio (señal sonora) y táctil (vibrador). Durante el entrenamiento, se proporciona retroalimentación en intervalos de tiempo gradualmente más cortos para inducir progresivamente la agencia basada en el principio neurocientífico de "unión intencional". Este principio sugiere que con una mayor agencia, uno percibe que su acción (es decir, agarre seguro) está más acoplada en el tiempo a una consecuencia sensorial (es decir, retroalimentación del guante). El guante está listo para el usuario y ahora es compatible con aplicaciones de realidad virtual personalizadas para proporcionar una respuesta sensorial mejorada a través de alertas visuales y sonoras atractivas y personalizadas. Los investigadores plantean la hipótesis de que la retroalimentación mejorada en la realidad virtual producirá mejoras aún mayores en el rendimiento de agarre que la retroalimentación integrada por sí sola.
El objetivo 2 investigará cómo los veteranos con SCI pueden aprender un mayor control de los músculos del brazo durante el alcance virtual mientras usan un aparato ortopédico "sensorial" que proporciona resistencia isométrica a un brazo para obtener patrones de electromiografía (EMG) que pueden impulsar un brazo virtual. La persona recibe retroalimentación visual de VR y retroalimentación háptica del tendón del músculo del aparato ortopédico durante el entrenamiento. La estimulación de los tendones puede provocar sensaciones de movimiento que modulan los patrones de activación muscular. La retroalimentación de realidad virtual proporcionará señales de entrenamiento de movimiento consciente, mientras que la retroalimentación de vibración provocará inconscientemente patrones de EMG más distintos basados en el análisis de grupos. Los investigadores plantean la hipótesis de que la promoción de distintos patrones de EMG, lograda al maximizar las distancias entre grupos, mejorará el rendimiento de una tarea de alcance a tacto.
Es importante destacar que el concepto de fortalecer la agencia cognitiva y el aprendizaje del movimiento utilizando tecnología portátil, retroalimentación multisensorial y realidad virtual durante el entrenamiento físico será aplicable a todas las formas de deterioro neuromuscular, incluidos los accidentes cerebrovasculares y las lesiones cerebrales traumáticas, además de la SCI.
Tipo de estudio
Inscripción (Actual)
Fase
- No aplica
Contactos y Ubicaciones
Ubicaciones de estudio
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New York
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Bronx, New York, Estados Unidos, 10468-3904
- James J. Peters VA Medical Center, Bronx, NY
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Criterios de participación
Criterio de elegibilidad
Edades elegibles para estudiar
Acepta Voluntarios Saludables
Descripción
Criterios de inclusión:
- SCI ocurrió hace más de 12 meses
- LME ocurrió entre los niveles C1-T1
- Debilidad de la mano: puntaje de 2, 3 o 4 de 5 en la prueba muscular manual de extensión de los dedos, flexión de los dedos o abducción de los dedos en cualquier mano
Criterio de exclusión:
- Antecedentes de otras lesiones cerebrales o de la médula espinal graves
- Historial de convulsiones
- dependencia del ventilador; traqueotomía abierta
- Uso de medicamentos que reducen significativamente el umbral de convulsiones.
- Historia de déficits cognitivos significativos
- Lesiones abiertas en la piel sobre la cara, el cuello, los hombros, los brazos o las manos
- El embarazo
Plan de estudios
¿Cómo está diseñado el estudio?
Detalles de diseño
- Propósito principal: Viabilidad del dispositivo
- Asignación: No aleatorizado
- Modelo Intervencionista: Asignación cruzada
- Enmascaramiento: Único
Armas e Intervenciones
Grupo de participantes/brazo |
Intervención / Tratamiento |
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Comparador activo: Sin retroalimentación cognitiva
Realizar tareas sin retroalimentación cognitiva.
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Los investigadores han desarrollado y probado un prototipo funcional de un guante instrumentado para alertar al usuario sobre el agarre seguro de objetos.
Los sensores de fuerza y flexión integrados proporcionan entradas a un algoritmo de aprendizaje automático (red neuronal artificial, ANN) para estimar el agarre seguro en función de los datos de entrenamiento recopilados previamente.
El guante mejora la agencia al alertar al usuario para asegurar el agarre a través de módulos de retroalimentación sensorial (visual - LED, audio - beeper, táctil - vibrador).
Un brazo ortopédico ajustable en tamaño y posición con capacidad de soporte de peso y carcasa para motores de vibración y sensores EMG. El ajuste de posición permite a los fisioterapeutas encontrar y recomendar posturas de brazos que sean clínicamente relevantes para cada persona. Luego, el participante puede empujar/resistir isométricamente contra el aparato ortopédico para fortalecer los músculos objetivo mientras realiza el alcance al tacto de VR. La persona recibirá retroalimentación visual del entorno virtual para entrenar el rendimiento del movimiento y retroalimentación vibrotáctil en los tendones para ajustar inconscientemente sus patrones de activación muscular. |
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Comparador activo: Retroalimentación intermedia.
Realizar tarea con retroalimentación intermedia.
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Los investigadores han desarrollado y probado un prototipo funcional de un guante instrumentado para alertar al usuario sobre el agarre seguro de objetos.
Los sensores de fuerza y flexión integrados proporcionan entradas a un algoritmo de aprendizaje automático (red neuronal artificial, ANN) para estimar el agarre seguro en función de los datos de entrenamiento recopilados previamente.
El guante mejora la agencia al alertar al usuario para asegurar el agarre a través de módulos de retroalimentación sensorial (visual - LED, audio - beeper, táctil - vibrador).
Un brazo ortopédico ajustable en tamaño y posición con capacidad de soporte de peso y carcasa para motores de vibración y sensores EMG. El ajuste de posición permite a los fisioterapeutas encontrar y recomendar posturas de brazos que sean clínicamente relevantes para cada persona. Luego, el participante puede empujar/resistir isométricamente contra el aparato ortopédico para fortalecer los músculos objetivo mientras realiza el alcance al tacto de VR. La persona recibirá retroalimentación visual del entorno virtual para entrenar el rendimiento del movimiento y retroalimentación vibrotáctil en los tendones para ajustar inconscientemente sus patrones de activación muscular. |
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Experimental: Comentarios mejorados
Realizar tareas con realidad virtual y/o retroalimentación háptica.
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Los investigadores han desarrollado y probado un prototipo funcional de un guante instrumentado para alertar al usuario sobre el agarre seguro de objetos.
Los sensores de fuerza y flexión integrados proporcionan entradas a un algoritmo de aprendizaje automático (red neuronal artificial, ANN) para estimar el agarre seguro en función de los datos de entrenamiento recopilados previamente.
El guante mejora la agencia al alertar al usuario para asegurar el agarre a través de módulos de retroalimentación sensorial (visual - LED, audio - beeper, táctil - vibrador).
Un brazo ortopédico ajustable en tamaño y posición con capacidad de soporte de peso y carcasa para motores de vibración y sensores EMG. El ajuste de posición permite a los fisioterapeutas encontrar y recomendar posturas de brazos que sean clínicamente relevantes para cada persona. Luego, el participante puede empujar/resistir isométricamente contra el aparato ortopédico para fortalecer los músculos objetivo mientras realiza el alcance al tacto de VR. La persona recibirá retroalimentación visual del entorno virtual para entrenar el rendimiento del movimiento y retroalimentación vibrotáctil en los tendones para ajustar inconscientemente sus patrones de activación muscular. |
¿Qué mide el estudio?
Medidas de resultado primarias
Medida de resultado |
Medida Descripción |
Periodo de tiempo |
|---|---|---|
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Porcentaje de cambio en el tiempo para lograr una comprensión segura (solo guante de cognición)
Periodo de tiempo: Línea de base y después de la sesión de laboratorio de 6 horas, evaluada mientras realiza la tarea
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Porcentaje de cambio en el tiempo (segundos) para lograr una comprensión segura.
El tiempo más bajo es mejor.
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Línea de base y después de la sesión de laboratorio de 6 horas, evaluada mientras realiza la tarea
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Porcentaje de cambio en el tiempo para completar la recogida y la colocación del guante de objeto-cognición
Periodo de tiempo: Línea de base y después de la sesión de laboratorio de 6 horas, evaluada mientras realiza la tarea
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Porcentaje de cambio en el tiempo (segundos) para recoger y volver a colocar el objeto.
El tiempo más bajo es mejor.
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Línea de base y después de la sesión de laboratorio de 6 horas, evaluada mientras realiza la tarea
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Porcentaje de cambio en el tiempo para completar el aparato ortopédico sensorial
Periodo de tiempo: Línea de base y después de la sesión de laboratorio de 6 horas, evaluada mientras realiza la tarea
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Porcentaje de cambio en el tiempo (segundos) para completar los ensayos de alcance objetivo en el entorno de realidad virtual.
El tiempo más bajo es mejor.
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Línea de base y después de la sesión de laboratorio de 6 horas, evaluada mientras realiza la tarea
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Medidas de resultado secundarias
Medida de resultado |
Medida Descripción |
Periodo de tiempo |
|---|---|---|
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Porcentaje de cambio en la longitud de ruta de movimiento en el móvil Guante de objeto-cognición
Periodo de tiempo: Línea de base y después de la sesión de laboratorio de 6 horas, evaluada mientras realiza la tarea
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Porcentaje de cambio en la longitud de ruta durante el alcance/agarre/mudanza.
Más corto es mejor.
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Línea de base y después de la sesión de laboratorio de 6 horas, evaluada mientras realiza la tarea
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Porcentaje de cambio en la longitud de la ruta de movimiento hacia los objetivos virtuales de la parrilla sensorial
Periodo de tiempo: Línea de base y después de la sesión de laboratorio de 6 horas, evaluada mientras realiza la tarea
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Porcentaje de cambio en la longitud de ruta durante el alcance de los objetivos virtuales.
Más corto es mejor.
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Línea de base y después de la sesión de laboratorio de 6 horas, evaluada mientras realiza la tarea
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Error al colocar el objeto en el objetivo (solo guante de cognición)
Periodo de tiempo: Línea de base y después de la sesión de laboratorio de 6 horas, evaluada mientras realiza la tarea
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Error al completar la colocación del objeto en el objetivo.
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Línea de base y después de la sesión de laboratorio de 6 horas, evaluada mientras realiza la tarea
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Colaboradores e Investigadores
Patrocinador
Colaboradores
Investigadores
- Investigador principal: Noam Y. Harel, MD PhD, James J. Peters Veterans Affairs Medical Center
Publicaciones y enlaces útiles
Fechas de registro del estudio
Fechas importantes del estudio
Inicio del estudio (Actual)
Finalización primaria (Actual)
Finalización del estudio (Actual)
Fechas de registro del estudio
Enviado por primera vez
Primero enviado que cumplió con los criterios de control de calidad
Publicado por primera vez (Actual)
Actualizaciones de registros de estudio
Última actualización publicada (Actual)
Última actualización enviada que cumplió con los criterios de control de calidad
Última verificación
Más información
Términos relacionados con este estudio
Términos MeSH relevantes adicionales
Otros números de identificación del estudio
- B3582-P
Plan de datos de participantes individuales (IPD)
¿Planea compartir datos de participantes individuales (IPD)?
Descripción del plan IPD
Se compartirá un Conjunto de datos limitado (LDS) en formato electrónico de conformidad con un Acuerdo de uso de datos aprobado por VA.
Esto incluirá todos los datos de resultados y datos demográficos no identificados.
Los datos de identificación individual se compartirán de conformidad con la autorización HIPAA válida, el consentimiento informado y un acuerdo por escrito apropiado que limite el uso de los datos a las condiciones descritas en la autorización y el consentimiento, y una garantía por escrito del destinatario de que la información se mantendrá en de acuerdo con los requisitos de seguridad de 38 CFR Parte 1.466.
Marco de tiempo para compartir IPD
Criterios de acceso compartido de IPD
Tipo de información de apoyo para compartir IPD
- PROTOCOLO DE ESTUDIO
Información sobre medicamentos y dispositivos, documentos del estudio
Estudia un producto farmacéutico regulado por la FDA de EE. UU.
Estudia un producto de dispositivo regulado por la FDA de EE. UU.
producto fabricado y exportado desde los EE. UU.
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