Detección y prevención de lesiones por conmoción cerebral con tecnología inteligente.

La hipótesis es que los sensores MEMS fortificados con inteligencia artificial y aprendizaje automático pueden incorporar factores humanos individualizados en consideración y ayudar a definir el umbral de conmoción cerebral para un diagnóstico personalizado como en la medicina de precisión. En pruebas de laboratorio, el prototipo de sensor inteligente que construyeron los investigadores puede aprender mecánicamente las propiedades biomecánicas de la cabeza y el cuello del usuario sin ser programado con esa información. Luego mide la magnitud del impacto contra un umbral personalizado del usuario, en tiempo real. Estas capacidades permiten que el sensor inteligente determine con precisión el potencial de lesiones por conmoción cerebral para un individuo determinado.

El primer objetivo es (a) optimizar y finalizar el sensor en un prototipo portátil listo para la prueba de campo y (b) realizar una prueba de campo en jugadores de fútbol para examinar la precisión de los sensores al establecer umbrales de conmoción cerebral personalizados. .

La hipótesis es que el aumento dinámico de la rigidez del cuello debería reducir significativamente los riesgos de conmoción cerebral. El sensor inteligente está completamente integrado en el entrenamiento para monitorear el aumento de la rigidez del cuello y validar la efectividad del CR adquirido para reducir los riesgos de conmoción cerebral.

Por lo tanto, el segundo objetivo es (a) optimizar y finalizar nuestro protocolo de entrenamiento y (b) realizar una prueba de campo en jugadores de fútbol.

Los objetivos a largo plazo son desarrollar métodos y tecnología para una evaluación rápida y confiable del riesgo de conmoción cerebral en el campo, así como para la prevención y mitigación de lesiones por conmoción cerebral.

PROCEDIMIENTOS

Parte 1 del estudio:

El Dr. Moncure y el Dr. Huang brindarán información sobre el estudio a los padres y jugadores de fútbol (participantes del estudio) en la academia de fútbol local durante el horario normal. Esta será una sesión única de aproximadamente 1 hora, dependiendo de las preguntas.

La información del estudio proporcionada por los investigadores también se grabará en video para garantizar que todos los padres y jugadores de fútbol reciban la misma información, incluso si no están presentes en la reunión.

Todos los jugadores tendrán la oportunidad de participar en función de los criterios de inclusión y exclusión.

El consentimiento informado y el asentimiento serán revisados ​​con los participantes y los padres por el Dr. Moncure en la academia de fútbol local después de que los padres y los jugadores de fútbol hayan sido completamente informados sobre el estudio y sus requisitos de participación. Todos los participantes y sus padres deben asistir a la sesión informativa o ver el video informativo del estudio antes de participar. Todas las preguntas relacionadas con el estudio serán respondidas por el Dr. Moncure o el Dr. Huang. Completar el ICF y el Asentimiento ocurrirá después de la sesión informativa del estudio y tomará aproximadamente 30 minutos.

Se llevará a cabo una sesión de entrenamiento para mostrar a todos los entrenadores de la academia de fútbol local cómo funcionan los sensores y cómo se colocan en los jugadores. Más tarde, los entrenadores se asegurarán de que los jugadores de fútbol usen correctamente los sensores cada vez que durante la práctica. Esta sesión de entrenamiento durará aproximadamente 30 minutos.

Una vez que se ha inscrito a un participante, el participante puede comenzar a usar el sensor durante el entrenamiento o jugar fútbol en la academia de fútbol local. Los sensores se usarán durante un período de al menos 4 semanas cuando los jugadores estén en la academia de fútbol local. El participante ha completado la Parte 1 al final de 4 semanas. El propósito de la Parte 1 es recopilar datos sobre el movimiento de la cabeza de los jugadores de fútbol antes del entrenamiento para evitar la conmoción cerebral.

Parte 2 del estudio:

Se producirá la aleatorización de los participantes. Los participantes se distribuirán aleatoriamente en 2 grupos: grupo entrenado y grupo de control.

A los entrenadores se les mostrará cómo llevar a cabo la sesión de entrenamiento de Realidad Virtual (VR). A los entrenadores se les mostrará la ubicación adecuada del sistema sensor de impacto en la cabeza para medir la respuesta de los participantes al entrenamiento.

Después de que se haya completado la Parte 1 del estudio, los participantes serán aleatorizados y divididos en el grupo Entrenado y el grupo de Control. Se darán consideraciones para obtener la mejor coincidencia de edad y género posible en el grupo Entrenado y el grupo de control. A ambos grupos se les mostrará cómo usar las gafas de Realidad Virtual. Durante el período de entrenamiento de RV de una a dos semanas, ambos grupos usarán las gafas de RV. El grupo Entrenado tendrá el estímulo condicionado (CS, imágenes de jugadores contrarios acercándose) y el estímulo incondicionado (US, una señal de voz para endurecer el cuello por parte del entrenador) siempre entregados con una relación de tiempo consistente (por ejemplo, un retraso de 250 mseg entre el CS y el US), provocando que surja la respuesta condicionada (rigidez del cuello). El grupo de control también recibirá el mismo CS y el mismo US, pero el CS y el US no tendrán una relación de tiempo constante, por lo que nunca provocarán que surja ningún CR. Ambos grupos también usarán nuestro sistema inteligente de sensores de impacto en la cabeza para medir su respuesta al entrenamiento. Uno de los propósitos de este arreglo es proporcionar una vía para un análisis doble ciego. Un segundo propósito será la provisión de un grupo de control emparejado por edad y género para el estudio.

El entrenamiento CR se llevará a cabo durante un período de aproximadamente 10 días con sesiones diarias de 30 minutos (o aproximadamente durante un período de una a dos semanas). El entrenamiento consiste en usar las gafas VR y nuestro sistema inteligente de sensor de impacto en la cabeza (sensor de cabeza y sensor de cuerpo), en la academia de fútbol local en el área de entrenamiento. El participante recibirá estímulos visuales virtuales del fútbol habitual como CS. El participante también recibirá estímulos auditivos levemente desagradables (como los de un entrenador) como US. El entrenamiento se realizará en la sala de entrenamiento de la academia de fútbol local, con la presencia exclusiva de los participantes asignados al azar y sus entrenadores.

El grupo de control también participará en el entrenamiento de realidad virtual, pero no sabrá que está en el grupo de control. Todos los datos se guardarán en el software que viene con los sensores y las gafas de realidad virtual.

Una vez que se haya completado el entrenamiento de CR, todos los participantes volverán a usar nuestros sensores inteligentes cada vez que jueguen fútbol en la academia de fútbol local durante otras 4 semanas.

Los formularios de Consentimiento Informado y Asentimiento se completarán en persona, las copias originales se recogerán y permanecerán con los Investigadores, una copia de ambos se entregará a los participantes.

Todos los demás datos se recopilarán electrónicamente. Los sensores envían datos directamente al investigador (Chi-Ming Huang).