Yksilöllinen mallinnus ja simulaatiot Dynapenian erotusdiagnoosissa: Tutkimus potilaista, joilla on nivelrikko (ForceLoss II)
ForceLoss: Osa II - Osteoartriittipotilaat. Menetelmien kehittäminen ja validointi yksilöllisten mallien luomiseksi lihasvoiman menettämisen erotusdiagnostiikkaa varten
ForceLoss-tutkimuksen tavoitteena on kehittää yksilöllisiä mallinnus- ja simulointimenetelmiä, jotka mahdollistavat erotusdiagnoosin lihasvoiman menetyksen, nimittäin dynapenian, varalta. Pääasialliset dynapenian syyt voidaan tunnistaa diffuusista tai selektiivisestä sarkopeniasta, aktivaation puutteesta (inhibition) tai alioptimaalisesta motorisesta hallinnasta. Jokainen näistä syistä vaatii erilaisia toimenpiteitä, mutta luotettava erotusdiagnoosi on tällä hetkellä mahdotonta. Vaikka biolääketieteen instrumentit ja työkalut voivat tarjota arvokasta tietoa, tällaisen tiedon yhdistäminen täydelliseksi diagnostiseksi kuvaksi jää usein yksittäisen klinikan kokemukseen. Tarkka dynapenian diagnoosi on tärkeä useille patologioille, mukaan lukien neurologiset sairaudet, ikään liittyvä heikkous, diabetes ja ortopediset sairaudet.
Hypoteesi on, että mekaanisten, aihekohtaisten mallien (digitaaliset kaksoset) käyttöä simuloimaan maksimaalista isometristä polven venytystä, joka perustuu kokeellisiin toimenpiteisiin, voidaan käyttää dynapenian vahvan erotusdiagnoosin suorittamiseen.
Tässä tutkimuksessa tutkijat laajentavat (i) kokeellista protokollaa, joka on aiemmin kehitetty ja testattu terveillä vapaaehtoisilla tahattomalla lihasten supistumismittauksella (superponed neuromuscular sähköstimulaatio, SNMES), käden pitotestillä, bioimpedanssimittaukset ja kliiniset kyselylomakkeet ja (ii) mallinnus- ja simulointikehys yhden lisävaiheen sisällyttämiseksi (lihasten eston tarkistamiseksi).
Lääketieteellisen kuvantamisen, elektromyografian (EMG) ja dynamometrian tiedot kerätään ja yhdistetään, jotta jokaisesta osallistujasta saadaan tietoa digitaalisesta kaksosesta. Tämän jälkeen suoritetaan biomekaaniset tietokonesimulaatiot maksimaalisen vapaaehtoisen isometrisen supistumisen (MVIC) tehtävästä. Vertaamalla mallien arvioita in vivo -dynamometrian mittauksiin ja EMG-tietoihin, tutkijat testaavat yksitellen kolme mahdollista dynapenian syytä ja hypoteesin väärentäminen sulkee pois ne, jotka eivät selitä havaittua lihasvoiman menetystä.
Tutkimuksen yleiskatsaus
Tila
Ehdot
Interventio / Hoito
Opintotyyppi
Ilmoittautuminen (Todellinen)
Vaihe
- Ei sovellettavissa
Yhteystiedot ja paikat
Opiskelupaikat
-
-
-
Bologna, Italia, 40136
- IRCCS Istituto Ortopedico Rizzoli
-
-
Osallistumiskriteerit
Kelpoisuusvaatimukset
Opintokelpoiset iät
Hyväksyy terveitä vapaaehtoisia
Kuvaus
Sisällyttämiskriteerit:
- Polven primaarisen artroosin diagnoosi (American College of Rheumatology -kriteerien mukaan), henkilöt, jotka on valittu polven kokonivelleikkaukseen
- Painoindeksi 18,5-30 kg/m2
- Terveydentila (American Society of Anesthesiology -luokituksen mukaan) on 1 tai 2
- Epäillään ikääntymisestä johtuvaa systeemistä sarkopeniaa tai käyttämättömästä johtuvasta paikallisesta sarkopeniasta
Poissulkemiskriteerit:
- Neurologiset, reumaattiset tai kasvainsairaudet
- Nivus- tai vatsantyrä
- Diabetes
- Vaikea verenpaine (taso 3)
- Vaikea sydämen ja keuhkojen vajaatoiminta
- Alaraajojen nivelten osteonekroosin diagnoosi
- Magneettikuvauksen ja sähköstimulaation käytön kanssa yhteensopimattomat sairaudet tai fyysiset tilat (eli aktiiviset ja passiiviset implantoidut biolääketieteelliset laitteet, epilepsia, alaraajojen vaikea laskimoiden vajaatoiminta)
- Aiemmat interventiot tai traumat alaraajan nivelissä
Opintosuunnitelma
Miten tutkimus on suunniteltu?
Suunnittelun yksityiskohdat
- Ensisijainen käyttötarkoitus: Diagnostiikka
- Jako: Ei käytössä
- Inventiomalli: Yksittäinen ryhmätehtävä
- Naamiointi: Ei mitään (avoin tarra)
Aseet ja interventiot
Osallistujaryhmä / Arm |
Interventio / Hoito |
|---|---|
|
Muut: Polven osteoartriittipotilaat
Potilaat, jotka hakevat polven artroplastiaa; Ikä: 65-80 vuotta; Painoindeksi: 18,5-30 kg/m²; ASA-luokitus: 1 tai 2; Polven primaarisen nivelrikon diagnoosi; Epäilty sarkopenia.
|
Magneettiresonanssikuvia, elektromyografia- ja dynamometriatietoja käytetään yksilöllisten tuki- ja liikuntaelinten mallien kehittämiseen ja tiedottamiseen.
Muut nimet:
|
Mitä tutkimuksessa mitataan?
Ensisijaiset tulostoimenpiteet
Tulosmittaus |
Toimenpiteen kuvaus |
Aikaikkuna |
|---|---|---|
|
Lihasten tilavuus
Aikaikkuna: lähtötasolla (päivä 0)
|
Alaraajojen täydelliset MRI-tiedot kerätään koehenkilöiden ollessa makuuasennossa.
Yksittäiset lihastilavuudet (cm3) segmentoidaan kaupallisella ohjelmistolla ja tallennetaan anonymisoidussa muodossa.
|
lähtötasolla (päivä 0)
|
|
MVIC vääntömomentti
Aikaikkuna: lähtötasolla (päivä 0)
|
Dynamometriatiedot kerätään, kun osallistujat suorittavat MVIC-jalkojen ojennustestin.
Kolmen toiston aikana mitatut suurimmat vääntömomenttiarvot (Nm) tallennetaan.
Nämä vastaavat arvoja, jotka havaitaan jatkuvan supistumisen aikana kehittyneiden voimatasojen vastaavuudessa.
|
lähtötasolla (päivä 0)
|
|
Lihasten eston taso
Aikaikkuna: lähtötasolla (päivä 0)
|
MVIC-testin aikana kohdistetun maksimaalisen voiman (tahtoehtoinen supistuminen) ja lihasten sähköstimulaatiolla saavutetun voiman (tahtoton supistuminen) välinen ero lasketaan.
|
lähtötasolla (päivä 0)
|
|
Yhteiskutistumisindeksi (CCI)
Aikaikkuna: lähtötasolla (päivä 0)
|
Kokeelliset EMG-tiedot tallennetaan tärkeimmistä alaraajojen lihaksista, jotka osallistuvat polven venytykseen, kun taas osallistujat suorittavat maksimaalisen vapaaehtoisen isometrisen supistuksen dynamometrillä (eli MVIC-testi lihasvoiman kvantifioimiseksi). Kocontraction-indeksi, joka määritellään agonisti- ja antagonistilihasten (tässä tehtävässä: nelipäiset ja takareisilihakset) suhteelliseksi aktivaatioksi potkimisen yhteydessä (MVIC-testi), lasketaan Li et al (2020) mukaan. |
lähtötasolla (päivä 0)
|
Yhteistyökumppanit ja tutkijat
Sponsori
Tutkijat
- Päätutkija: Marco Viceconti, Professor, IRCCS Istituto Ortopedico Rizzoli
Julkaisuja ja hyödyllisiä linkkejä
Yleiset julkaisut
- 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.
Opintojen ennätyspäivät
Opi tärkeimmät päivämäärät
Opiskelun aloitus (Todellinen)
Ensisijainen valmistuminen (Todellinen)
Opintojen valmistuminen (Todellinen)
Opintoihin ilmoittautumispäivät
Ensimmäinen lähetetty
Ensimmäinen toimitettu, joka täytti QC-kriteerit
Ensimmäinen Lähetetty (Todellinen)
Tutkimustietojen päivitykset
Viimeisin päivitys julkaistu (Todellinen)
Viimeisin lähetetty päivitys, joka täytti QC-kriteerit
Viimeksi vahvistettu
Lisää tietoa
Tähän tutkimukseen liittyvät termit
Avainsanat
Muita asiaankuuluvia MeSH-ehtoja
Muut tutkimustunnusnumerot
- ForceLoss II
Yksittäisten osallistujien tietojen suunnitelma (IPD)
Aiotko jakaa yksittäisten osallistujien tietoja (IPD)?
IPD-suunnitelman kuvaus
IPD-jaon aikakehys
IPD-jaon käyttöoikeuskriteerit
Lääke- ja laitetiedot, tutkimusasiakirjat
Tutkii yhdysvaltalaista FDA sääntelemää lääkevalmistetta
Tutkii yhdysvaltalaista FDA sääntelemää laitetuotetta
Nämä tiedot haettiin suoraan verkkosivustolta clinicaltrials.gov ilman muutoksia. Jos sinulla on pyyntöjä muuttaa, poistaa tai päivittää tutkimustietojasi, ota yhteyttä register@clinicaltrials.gov. Heti kun muutos on otettu käyttöön osoitteessa clinicaltrials.gov, se päivitetään automaattisesti myös verkkosivustollemme .
Kliiniset tutkimukset Nivelrikko, polvi
-
University of PennsylvaniaLopetettuRevision Total Knee ArthroplastyYhdysvallat
-
Smith & Nephew, Inc.ValmisJourney II BCS Total Knee SystemYhdysvallat, Belgia, Uusi Seelanti
-
The Methodist Hospital Research InstituteEi vielä rekrytointiaRevision Total Knee Arthroplasty
-
DePuy OrthopaedicsAktiivinen, ei rekrytointiRevision Total Knee ArthroplastyYhdysvallat, Alankomaat, Uusi Seelanti, Ranska, Yhdistynyt kuningaskunta, Kanada, Australia, Itävalta, Belgia, Saksa, Irlanti, Italia, Sveitsi
-
Limacorporate S.p.aRekrytointiTäydellinen polven artroplastia | Revision Total Knee ArthroplastyYhdistynyt kuningaskunta, Portugali, Slovakia
-
Smith & Nephew, Inc.Nor ConsultValmisJourney II CR Total Knee SystemYhdysvallat
-
University of ThessalyValmisProgressiivinen vastusharjoittelu verrattuna neuromuskulaarisiin harjoituksiin polven kinematiikassaVahinkojen ehkäisy | Dynaaminen Knee ValgusKreikka
-
Smith & Nephew, Inc.Nor Consult, LLCValmisJourney II XR Total Knee SystemYhdysvallat
-
Bahçeşehir UniversityAcibadem UniversityValmisVahinkojen ehkäisy | Dynaaminen Knee Valgus | Asennon vakausTurkki
-
Medipol UniversityIstanbul Kültür UniversityRekrytointiDynaaminen Knee Valgus | Etusuunnitelman projektiokulma | MyotonPRO | Liikeanalyysi | Korjaava harjoitusTurkki
Kliiniset tutkimukset Henkilökohtainen tuki- ja liikuntaelinten mallinnus
-
National Taiwan University HospitalTuntematon
-
VA Office of Research and DevelopmentValmisMasennus | PTSD | Opioidien käyttöhäiriöYhdysvallat
-
Centre Oscar LambretCanceropôle Nord OuestRekrytointiMetastaattinen sarkooma | Paikallisesti edennyt pehmytkudossarkoomaRanska
-
Cambridge University Hospitals NHS Foundation TrustUniversity of CambridgeTuntematonTuki- ja liikuntaelinten sairaudet | Tuki- ja liikuntaelinten vamma
-
The Methodist Hospital Research InstituteRekrytointi
-
University of PittsburghUniversity of Pittsburgh Medical CenterIlmoittautuminen kutsustaFarmakogenetiikka | Farmakogenominen lääkevuorovaikutusYhdysvallat
-
University of MilanValmis
-
University of WashingtonNational Institute on Alcohol Abuse and Alcoholism (NIAAA)ValmisAlkoholin kulutusYhdysvallat
-
Ankara Yildirim Beyazıt UniversityRekrytointiTuki- ja liikuntaelimistön kipu | KyselylomakeTurkki
-
Cairo UniversityEi vielä rekrytointiaTuki- ja liikuntaelinten sairaudet | Taideteollisen tiedekunnan egyptiläisten opiskelijoiden joukossa