Modelado y Simulaciones Personalizadas para el Diagnóstico Diferencial de la Dinapenia: Estudio en Pacientes con Artrosis (ForceLoss II)
ForceLoss: Parte II - Pacientes osteoartríticos. Desarrollo y Validación de Métodos para Generar Modelos Personalizados para el Diagnóstico Diferencial de la Pérdida de Fuerza Muscular
El estudio ForceLoss tiene como objetivo desarrollar procedimientos personalizados de modelado y simulación para permitir el diagnóstico diferencial de la pérdida de fuerza muscular, es decir, la dinapenia. Las causas principales de la dinapenia se pueden identificar en una sarcopenia difusa o selectiva, falta de activación (inhibición) o control motor subóptimo. Cada una de estas causas requiere intervenciones diferentes, pero actualmente es imposible un diagnóstico diferencial fiable. Si bien los instrumentos y herramientas biomédicos pueden proporcionar información valiosa, a menudo se deja a la experiencia de un solo médico integrar dicha información en una imagen de diagnóstico completa. Un diagnóstico preciso de dinapenia es importante para una serie de patologías, incluidas las enfermedades neurológicas, la fragilidad relacionada con la edad, la diabetes y las afecciones ortopédicas.
La hipótesis es que el uso de modelos mecánicos específicos del sujeto (gemelos digitales) para simular una tarea de extensión de rodilla isométrica máxima, informada por medidas experimentales, puede emplearse para realizar un diagnóstico diferencial sólido para la dinapenia.
En este estudio, en pacientes candidatos a artroplastia de rodilla, los investigadores ampliarán (i) el protocolo experimental previamente desarrollado y probado en voluntarios sanos con una medida de contracción muscular involuntaria (estimulación eléctrica neuromuscular superpuesta, SNMES), una prueba de agarre manual, medidas de bioimpedancia y cuestionarios clínicos, y (ii) el marco de modelado y simulación para incluir un paso adicional (para verificar la inhibición muscular).
Se recopilarán y combinarán datos de imágenes médicas, electromiografía (EMG) y dinamometría para informar a un gemelo digital de cada participante. Luego se realizarán simulaciones biomecánicas por computadora de una tarea de contracción isométrica voluntaria máxima (MVIC). Comparando las estimaciones de los modelos con las mediciones de dinamometría in vivo y los datos de EMG, los investigadores probarán una por una las tres posibles causas de la dinapenia y, a través de un proceso de falsificación de hipótesis, excluirán aquellas que no explican la pérdida observada de fuerza muscular.
Descripción general del estudio
Estado
Condiciones
Intervención / Tratamiento
Tipo de estudio
Inscripción (Actual)
Fase
- No aplica
Contactos y Ubicaciones
Ubicaciones de estudio
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Bologna, Italia, 40136
- IRCCS Istituto Ortopedico Rizzoli
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Criterios de participación
Criterio de elegibilidad
Edades elegibles para estudiar
Acepta Voluntarios Saludables
Descripción
Criterios de inclusión:
- Diagnóstico de Artrosis Primaria de rodilla (según criterios del American College of Rheumatology), sujetos elegidos para artroplastia total de rodilla
- Índice de Masa Corporal entre 18,5 y 30 kg/m2
- Estado de salud (según la clasificación de la Sociedad Americana de Anestesiología) igual a 1 o 2
- Sospecha de sarcopenia sistémica por envejecimiento o sarcopenia localizada por desuso
Criterio de exclusión:
- Enfermedades neurológicas, reumáticas o tumorales
- Hernia inguinal o abdominal
- Diabetes
- Hipertensión Severa (Nivel 3)
- Insuficiencia cardiopulmonar severa
- Diagnóstico de Osteonecrosis en las articulaciones de los miembros inferiores
- Patologías o condiciones físicas incompatibles con el uso de resonancia magnética y electroestimulación (es decir, dispositivos biomédicos implantados activos y pasivos, epilepsia, insuficiencia venosa severa en miembros inferiores)
- Intervenciones previas o traumatismos en las articulaciones del miembro inferior
Plan de estudios
¿Cómo está diseñado el estudio?
Detalles de diseño
- Propósito principal: Diagnóstico
- Asignación: N / A
- Modelo Intervencionista: Asignación de un solo grupo
- Enmascaramiento: Ninguno (etiqueta abierta)
Armas e Intervenciones
Grupo de participantes/brazo |
Intervención / Tratamiento |
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Otro: Pacientes con artrosis de rodilla
Pacientes candidatos a artroplastia de rodilla; Edad: 65-80 años; Índice de Masa Corporal: 18,5-30 kg/m²; Clasificación ASA: 1 o 2; Diagnóstico de osteoartritis primaria en la rodilla; Sospecha de sarcopenia.
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Se utilizarán imágenes de resonancia magnética, electromiografía y datos de dinamometría para desarrollar e informar modelos musculoesqueléticos personalizados.
Otros nombres:
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¿Qué mide el estudio?
Medidas de resultado primarias
Medida de resultado |
Medida Descripción |
Periodo de tiempo |
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Volumen muscular
Periodo de tiempo: al inicio (Día 0)
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Los datos completos de resonancia magnética de las extremidades inferiores se adquirirán con los sujetos en posición supina.
Los volúmenes musculares individuales (en cm3) se segmentarán utilizando un software comercial y se almacenarán de forma anónima.
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al inicio (Día 0)
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Torque MVIC
Periodo de tiempo: al inicio (Día 0)
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Los datos de dinamometría se adquirirán mientras los participantes realizan una prueba de extensión de pierna MVIC.
Se registrarán los valores de par máximo (Nm) medidos en tres repeticiones.
Estos corresponden a los valores observados en correspondencia de las mesetas de fuerza, desarrolladas sobre una contracción sostenida.
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al inicio (Día 0)
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Nivel de inhibición muscular
Periodo de tiempo: al inicio (Día 0)
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Se calculará la diferencia entre la fuerza máxima ejercida durante la prueba MVIC (contracción voluntaria) y la alcanzada cuando los músculos son estimulados eléctricamente (contracción involuntaria).
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al inicio (Día 0)
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Índice de co-contracción (ICC)
Periodo de tiempo: al inicio (Día 0)
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Se registrarán datos EMG experimentales de los principales músculos de las extremidades inferiores involucrados en la extensión de la rodilla, mientras los participantes realizan una contracción isométrica voluntaria máxima en un dinamómetro (es decir, prueba MVIC para cuantificar la fuerza muscular). El índice de co-contracción, definido como la activación relativa de los músculos agonistas y antagonistas (para esta tarea: cuádriceps e isquiotibiales) en el acto de patear (prueba MVIC), se calculará según Li et al (2020). |
al inicio (Día 0)
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Colaboradores e Investigadores
Patrocinador
Investigadores
- Investigador principal: Marco Viceconti, Professor, IRCCS Istituto Ortopedico Rizzoli
Publicaciones y enlaces útiles
Publicaciones Generales
- Hermens HJ, Freriks B, Disselhorst-Klug C, Rau G. Development of recommendations for SEMG sensors and sensor placement procedures. J Electromyogr Kinesiol. 2000 Oct;10(5):361-74. doi: 10.1016/s1050-6411(00)00027-4.
- Pons C, Borotikar B, Garetier M, Burdin V, Ben Salem D, Lempereur M, Brochard S. Quantifying skeletal muscle volume and shape in humans using MRI: A systematic review of validity and reliability. PLoS One. 2018 Nov 29;13(11):e0207847. doi: 10.1371/journal.pone.0207847. eCollection 2018.
- Rice DA, McNair PJ. Quadriceps arthrogenic muscle inhibition: neural mechanisms and treatment perspectives. Semin Arthritis Rheum. 2010 Dec;40(3):250-66. doi: 10.1016/j.semarthrit.2009.10.001. Epub 2009 Dec 2.
- Fernandez J, Zhang J, Heidlauf T, Sartori M, Besier T, Rohrle O, Lloyd D. Multiscale musculoskeletal modelling, data-model fusion and electromyography-informed modelling. Interface Focus. 2016 Apr 6;6(2):20150084. doi: 10.1098/rsfs.2015.0084.
- Petterson SC, Barrance P, Buchanan T, Binder-Macleod S, Snyder-Mackler L. Mechanisms underlying quadriceps weakness in knee osteoarthritis. Med Sci Sports Exerc. 2008 Mar;40(3):422-7. doi: 10.1249/MSS.0b013e31815ef285.
- Manini TM, Clark BC. Dynapenia and aging: an update. J Gerontol A Biol Sci Med Sci. 2012 Jan;67(1):28-40. doi: 10.1093/gerona/glr010. Epub 2011 Mar 28.
- O'Brien TD, Reeves ND, Baltzopoulos V, Jones DA, Maganaris CN. The effects of agonist and antagonist muscle activation on the knee extension moment-angle relationship in adults and children. Eur J Appl Physiol. 2009 Aug;106(6):849-56. doi: 10.1007/s00421-009-1088-4. Epub 2009 May 27.
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
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Términos relacionados con este estudio
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Otros números de identificación del estudio
- ForceLoss II
Plan de datos de participantes individuales (IPD)
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Descripción del plan IPD
Marco de tiempo para compartir IPD
Criterios de acceso compartido de IPD
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.
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