Aivotärähdysvammojen havaitseminen ja ehkäisy älytekniikalla.

Oletuksena on, että tekoälyllä ja koneoppimisella vahvistetut MEMS-anturit voivat ottaa huomioon yksilölliset inhimilliset tekijät ja auttaa määrittämään aivotärähdyksen kynnyksen diagnoosille, joka on yksilöity kuten tarkkuuslääketieteessä. Laboratoriokokeissa tutkijoiden rakentama älysensorin prototyyppi voi koneellisesti oppia käyttäjän pään ja kaulan biomekaaniset ominaisuudet ilman, että sitä ohjelmoidaan näillä tiedoilla. Sen jälkeen se mittaa reaaliajassa vaikutuksen suuruutta käyttäjän henkilökohtaiseen kynnykseen verrattuna. Näiden ominaisuuksien avulla älykäs anturi voi määrittää tarkasti tietyn henkilön mahdolliset aivotärähdysvammat.

Ensimmäinen tavoite on (a) optimoida ja viimeistellä anturi puettavaksi, kenttätestaukseen valmiiksi prototyypiksi ja (b) suorittaa kenttätesti jalkapalloilijoiden kanssa, jotta voidaan tutkia anturien tarkkuutta yksilöllisten tärähdyskynnysten asettamisessa. .

Oletuksena on, että niskan jäykkyyden dynaaminen lisääntyminen vähentää merkittävästi aivotärähdysriskiä. Älykäs anturi on täysin integroitu koulutukseen, jotta voidaan seurata niskan jäykkyyden lisääntymistä ja validoida hankitun CR:n tehokkuutta aivotärähdysriskien vähentämisessä.

Toinen tavoite on siksi (a) optimoida ja viimeistellä harjoitusprotokollamme ja (b) suorittaa jalkapalloilijoiden kenttätesti.

Pitkän aikavälin tavoitteena on kehittää menetelmiä ja teknologiaa nopeaan ja luotettavaan aivotärähdysriskin arviointiin kentällä sekä aivotärähdysvammojen ehkäisyyn ja lieventämiseen.

MENETTELYT

Tutkimuksen osa 1:

Tohtori Moncure ja Dr. Huang antavat opiskelutiedot vanhemmille ja jalkapalloilijoille (tutkimukseen osallistuville) paikallisessa jalkapalloakatemiassa normaaleina aikoina. Tämä on kertaluonteinen istunto, joka kestää noin 1 tunti kysymyksistä riippuen.

Tutkijoiden toimittamat tutkimustiedot tallennetaan myös videolle, jotta kaikki vanhemmat ja jalkapalloilijat saavat samat tiedot, vaikka he eivät olisi paikalla kokouksessa.

Kaikille pelaajille annetaan mahdollisuus osallistua osallistumis- ja poissulkemiskriteerien perusteella.

Tohtori Moncure tarkastaa tietoon perustuvan suostumuksen ja suostumuksen osallistujien ja vanhempien kanssa paikallisessa jalkapalloakatemiassa sen jälkeen, kun vanhemmat ja jalkapalloilijat ovat saaneet täydelliset tiedot tutkimuksesta ja heidän osallistumisvaatimuksistaan. Kaikkien osallistujien ja heidän vanhempiensa tulee osallistua tiedotustilaisuuteen tai katsoa tutkimustietovideo ennen osallistumista. Dr. Moncure tai tohtori Huang vastaa kaikkiin tutkimukseen liittyviin kysymyksiin. ICF:n ja suostumuksen täyttäminen tapahtuu tutkimustietoistunnon jälkeen ja kestää noin 30 minuuttia.

Koulutus järjestetään, jossa näytetään kaikille paikallisen jalkapalloakatemian valmentajille, kuinka anturit toimivat ja kuinka anturit kiinnitetään pelaajiin. Myöhemmin valmentajat huolehtivat siitä, että jalkapalloilijat käyttävät antureita kunnolla joka kerta harjoitusten aikana. Tämä harjoitus kestää noin 30 minuuttia.

Kun osallistuja on ilmoittautunut, osallistuja voi alkaa käyttää sensoria harjoittelun aikana tai pelata jalkapalloa Local Soccer Academyssa. Sensoreita käytetään vähintään 4 viikon ajan, kun pelaajat ovat paikallisessa jalkapalloakatemiassa. Osallistuja on suorittanut osan 1 4 viikon lopussa. Osan 1 tarkoituksena on kerätä pään liiketietoja jalkapalloilijoilta ennen aivotärähdyksen välttämisharjoitusta.

Opintojen osa 2:

Osallistujat satunnaistetaan. Osallistujat satunnaistetaan kahteen ryhmään - Koulutettu ryhmä ja Kontrolliryhmä.

Kouluttajille näytetään, kuinka virtuaalitodellisuus (VR) -koulutus suoritetaan. Valmentajille näytetään pääntörmäysanturijärjestelmän oikea sijoitus, jotta voidaan mitata osallistujien vastetta harjoitteluun.

Kun tutkimuksen osa 1 on suoritettu, osallistujat satunnaistetaan ja jaetaan koulutettuihin ryhmään ja kontrolliryhmään. Harkitaan parhaan mahdollisen ikä- ja sukupuolivastaavuuden saavuttamiseksi Koulutetut-ryhmässä ja kontrolliryhmässä. Molemmille ryhmille näytetään, kuinka virtuaalitodellisuuslaseja käytetään. Viikon tai kahden viikon VR-harjoittelujakson aikana molemmat ryhmät käyttävät VR-laseja. Koulutetut-ryhmällä on ehdollinen ärsyke (CS, kuvat vastustajista lähestyvistä pelaajista) ja ehdoton ärsyke (US, valmentajan äänimerkki niskan jäykistämiseksi) annetaan aina johdonmukaisella ajoitussuhteella (esim. 250 ms:n viive välillä CS ja USA), mikä aiheuttaa ehdollisen vasteen (niskan jäykistyminen). Myös kontrolliryhmä saa saman CS:n ja saman USA:n, mutta CS:llä ja USA:lla ei ole johdonmukaista ajoitussuhdetta, joten ne eivät koskaan aiheuta CR:n ilmaantumista. Molemmat ryhmät käyttävät myös älykästä pääntörmäysanturijärjestelmäämme mittaakseen heidän vasteensa harjoitteluun. Yksi tämän järjestelyn tarkoitus on tarjota keino kaksoissokkoanalyysille. Toinen tarkoitus on tarjota iän ja sukupuolen mukaan verrokkiryhmä tutkimukseen.

CR-koulutus toteutetaan noin 10 päivän aikana päivittäisin 30 minuutin istunnoilla (tai suunnilleen 1-2 viikon aikana). Harjoittelussa käytetään VR-laseja ja älykästä pääntörmäysanturijärjestelmäämme (pääanturi ja kehon tunnistin) paikallisessa jalkapalloakatemiassa harjoitusalueella. Osallistuja saa virtuaalisia visuaalisia ärsykkeitä tavallisesta jalkapallopelistä CS:nä. Osallistuja saa myös lievästi epämiellyttäviä kuuloärsykkeitä (kuten valmentajalta) kuten US. Harjoittelu suoritetaan paikallisen jalkapalloakatemian harjoitushuoneessa, ja vain satunnaistetut osallistujat ja heidän valmentajansa ovat paikalla.

Kontrolliryhmä osallistuu myös VR-koulutukseen, mutta ei tiedä olevansa Kontrolliryhmässä. Kaikki tiedot säilytetään ohjelmistossa, joka tulee sensorien ja VR-lasien mukana.

Kun CR-koulutus on suoritettu, kaikki osallistujat käyttävät jälleen älykkäitä antureitamme aina, kun he pelaavat jalkapalloa paikallisessa jalkapalloakatemiassa vielä neljän viikon ajan.

Ilmoitettu suostumus- ja suostumuslomakkeet täytetään henkilökohtaisesti, alkuperäiset kopiot kerätään ja ne jäävät tutkijoille, molemmista kopiot annetaan osallistujille.

Kaikki muut tiedot kerätään sähköisesti. Anturit lähettävät tiedot suoraan tutkijalle (Chi-Ming Huang).