Ortoprotesi cognitiva degli arti inferiori CYBERnetic Plus Plus, primo studio clinico (CLs++1stCS)
L'ortoprotesi cognitiva degli arti inferiori CYBERnetic Plus Plus, 1° studio clinico: convalida dell'efficacia dei moduli di ortoprotesi cognitiva degli arti inferiori CYBERnetic Plus Plus in un contesto clinico
L'obiettivo globale del progetto CYBERnetic LowEr-limb coGnitive ortho-prosthesis Plus Plus (CLs++) è quello di convalidare la fattibilità tecnica ed economica dell'ortoprotesi robotica motorizzata sviluppata nell'ambito del 7° programma quadro - Information and Communication Technology - CYBERnetic LowEr-limb progetto coGnitivo di ortoprotesi, come mezzo per migliorare/ripristinare la mobilità degli amputati transfemorali e per consentire loro di svolgere compiti di locomozione come camminare a livello del suolo, salire/scendere le scale, alzarsi, sedersi e girarsi in scenari di vita reale . Il ripristino della mobilità consentirà agli amputati di svolgere attività fisica contrastando il declino fisico e cognitivo che si verifica con l'avanzare dell'età e migliorando lo stato di salute generale e la qualità della vita.
Questo progetto coinvolge attori del mondo accademico, degli istituti di ricerca, degli utenti finali, nonché dell'industria della robotica e della sanità, ed è stato finanziato dalla Commissione Europea (identificativo del bando H2020 - Information and Communication Technology 24-2015, scope c, vale a dire Technology Transfer - Robotics casi d'uso, Grant Agreement 731931).
Il progetto CLs++ è un'azione di innovazione (IA) e prevede 2 studi clinici volti a valutare l'efficacia dei moduli CLs++ in diversi contesti.
In questo 1° studio clinico, 16 pazienti con amputazione trans-femorale unilaterale, 8 @ Fondazione Don Gnocchi, Centro di Firenze, e 8 @ Libera Università di Bruxelles, Dipartimento di Fisiologia Umana, parteciperanno alla valutazione dell'efficacia di i moduli di ortoprotesi CLs++ in ambito clinico.
Panoramica dello studio
Stato
Stato
Condizioni
Condizioni
Intervento / Trattamento
Intervento / Trattamento
Descrizione dettagliata
Nel primo studio clinico, una serie di combinazioni dei tre moduli hardware (HW) dell'ortoprotesi CLs++, vale a dire la protesi transfemorale attiva (ATP), l'ortesi del bacino attiva (APO) e l'ortesi del ginocchio attiva (AKO ) saranno testati, insieme al Wearable Sensory Apparatus (WSA), all'interfaccia bidirezionale (BI) e al software di controllo (SW).
Il reclutamento dei potenziali partecipanti sarà effettuato da un team multidisciplinare (medici, fisioterapisti e psicologi) e sarà finalizzato all'accertamento dei criteri di inclusione ed esclusione come riportato nella sezione “Idoneità”. Se il potenziale partecipante soddisfa i requisiti per essere arruolato, il responsabile dello studio gli fornirà la scheda informativa e risponderà a tutte le possibili domande. Una volta che il partecipante accetta di partecipare allo studio, firmerà il modulo di consenso informato. Verrà inoltre concordato un appuntamento con l'officina ortopedica per realizzare una presa di riserva da utilizzare con l'ATP.
Il protocollo del primo studio clinico CLs++ sarà costituito da due fasi principali.
La prima fase, della durata prevista di una settimana, ha l'obiettivo di esplorare la funzionalità dei moduli HW e SW di CLs++ in contesti clinici strutturati o semi-strutturati attraverso una prima serie di attività preliminari. In particolare, i partecipanti iscritti testeranno 4 diverse combinazioni di moduli CLs++:
a) APO + WSA + BI; b) ATP + WSA; c) APO + ATP + WSA; d) APO + AKO + WSA.
Questa serie di esperimenti consentirà di raccogliere dati rilevanti all'inizio del protocollo al fine di valutare la funzionalità del sistema CLs++ per ciascun partecipante. Inoltre, la combinazione appropriata dei tre moduli HW dell'ortoprotesi CLs++ sarà selezionata tra una delle combinazioni di cui sopra. La selezione verrà eseguita con i partecipanti che camminano fuori terra e su un tapis roulant alla loro velocità autoselezionata, per soddisfare in modo ottimale le esigenze specifiche dell'utente in base alla loro capacità di movimento residua e all'assistenza al movimento richiesta. Nello specifico, la combinazione appropriata dei moduli CLs++ sarà selezionata sulla base sia della valutazione clinica (ad es. asimmetria della deambulazione, lunghezza del moncone, forza dell'anca in flessione-estensione, forza dell'arto controlaterale) e il feedback soggettivo, in termini di comfort e funzionalità percepita, da parte del partecipante.
Le valutazioni verranno eseguite all'inizio e alla fine del periodo di familiarizzazione/formazione di 1 mese, con i partecipanti che indossano sia la combinazione personalizzata dei moduli CLs++ che la propria protesi. Le valutazioni funzionali verranno eseguite utilizzando un tapis roulant per poter controllare tutte le variabili: tuttavia, eseguiremo anche alcuni test durante la deambulazione fuori terra. Oltre alle valutazioni riportate nella sezione "Misure di esito", lo studio prevede la somministrazione della System Usability Scale (SUS) per valutare l'usabilità del sistema CLs++. Lo studio prevede anche lo sviluppo di strumenti ad hoc per indagare la dimensione economica.
La seconda fase dello studio consisterà in una familiarizzazione/formazione in ospedale che cammina sul tapis roulant e in superficie con la combinazione selezionata di moduli CLs++, 1 ora 3 volte a settimana per 1 mese. Degnamente, le sessioni di allenamento saranno principalmente focalizzate sulla familiarizzazione con l'uso della combinazione personalizzata di moduli CLs++ piuttosto che sull'allenamento aerobico. Pertanto, il carico di lavoro, espresso dalla velocità di camminata in superficie o sul tapis roulant, non sarà critico. Inoltre, ai partecipanti verrà chiesto di camminare alla velocità da loro scelta e potranno smettere di camminare ogni volta che si sentono stanchi e ricominciare a camminare una volta che si saranno ripresi.
Dopo 2 settimane di familiarizzazione/formazione, la serie di valutazioni può essere ripetuta per valutare se l'esperienza acquisita nel periodo di formazione ha effetti su una serie diversa di moduli CLs++. In particolare, il set iniziale di moduli individuati per ciascun paziente sarà mantenuto invariato per tutta la durata della familiarizzazione/formazione e la sessione intermedia sarà utilizzata come mezzo di valutazione.
Da un punto di vista statistico, come riportato nella sezione "Study Design", un campione di 16 soggetti sarà in grado di rilevare una variazione del 15% dello sforzo fisico correlato alla deambulazione, in termini di consumo di ossigeno durante i sei minuti di cammino test, in un singolo gruppo di amputati trans-femorali con una potenza statistica > 0,9 al livello alfa 0,05 a due code. Verranno utilizzate statistiche descrittive per presentare i risultati, mentre opportune statistiche inferenziali saranno utilizzate per accertare eventuali differenze significative. I dati saranno inoltre analizzati seguendo un approccio per serie di casi: i dati di ciascun paziente saranno analizzati separatamente al fine di evidenziare l'occorrenza di differenze tra le sessioni pre e post valutazione o qualsiasi effetto di apprendimento sul tempo di familiarizzazione/formazione.
Tipo di studio
Tipo di studio
Iscrizione (Effettivo)
Iscrizione
Fase
Fase
- Non applicabile
Contatti e Sedi
Luoghi di studio
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Florence, Italia, 50143
- Fondazione Don Carlo Gnocchi Onlus
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Criteri di partecipazione
Criteri di ammissibilità
Criteri di ammissibilità
Età idonea allo studio
Accetta volontari sani
Sessi ammissibili allo studio
Descrizione
Criterio di inclusione:
- Amputazione transfemorale unilaterale (qualsiasi causa)
- Completato il percorso riabilitativo post amputazione
- Livello di classificazione funzionale Medicare ≤ K3
Criteri di esclusione:
- Scarse capacità cognitive (Mini Mental State Examination)
- Ansia o depressione grave (State-Trait Anxiety Inventory Form Y e Beck Depression Inventory II, rispettivamente)
- Comorbidità rilevanti (emiplegia, malattie degenerative del sistema nervoso, protesi di anca o ginocchio, scompenso cardiaco cronico, broncopneumopatia cronica ostruttiva, ecc.)
- Dolore al moncone / incavo inadeguato
- Dispositivi cardiaci impiantabili (PMK e AICD)
- Incapacità di camminare su un tapis roulant
Piano di studio
Come è strutturato lo studio?
Dettagli di progettazione
- Scopo principale: Trattamento
- Assegnazione: N / A
- Modello interventistico: Assegnazione di gruppo singolo
- Mascheramento: Nessuno (etichetta aperta)
Numero di armi
Armi e interventi
Gruppo di partecipanti / ArmGruppo di partecipanti / Arm |
Intervento / TrattamentoIntervento / Trattamento |
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Sperimentale: CL++
Valutazione di base, intervento, valutazione finale
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Familiarizzazione/formazione con la combinazione personalizzata dei moduli ortoprotesici CLs++
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Cosa sta misurando lo studio?
Misure di risultato primarie
Misure di risultato primarie
Misura del risultato |
Misura Descrizione |
Lasso di tempo |
|---|---|---|
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Modifica dello sforzo fisico necessario per camminare con la propria protesi rispetto alla combinazione personalizzata di moduli ortoprotesici CLs++.
Lasso di tempo: Prima e dopo il periodo di familiarizzazione/formazione della durata di un mese.
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Durante l'esecuzione del test del cammino di sei minuti, l'assorbimento di ossigeno sarà valutato utilizzando un analizzatore di gas portatile e sarà considerato una misura oggettiva dello sforzo fisico.
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Prima e dopo il periodo di familiarizzazione/formazione della durata di un mese.
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Misure di risultato secondarie
Misure di risultato secondarie
Misura del risultato |
Misura Descrizione |
Lasso di tempo |
|---|---|---|
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Modifica dello sforzo fisico auto-percepito necessario per camminare con la propria protesi rispetto alla combinazione personalizzata di moduli ortoprotesici CLs++.
Lasso di tempo: Prima e dopo il periodo di familiarizzazione/formazione della durata di un mese.
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Al termine del test del cammino di sei minuti, verrà somministrata la Scala di Borg (CR-10) e il punteggio sarà considerato come una misura dello sforzo fisico percepito.
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Prima e dopo il periodo di familiarizzazione/formazione della durata di un mese.
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Modifica dello sforzo cognitivo necessario per camminare con la propria protesi rispetto alla combinazione personalizzata di moduli ortoprotesici CLs++
Lasso di tempo: Prima e dopo il periodo di familiarizzazione/formazione della durata di un mese.
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Lo sforzo cognitivo sarà valutato attraverso i cambiamenti nella risposta galvanica della pelle (GSR), nella variabilità della frequenza cardiaca (HRV) e nell'attività elettrica cerebrale (EEG) durante l'esecuzione di due test Dual Task, vale a dire il conteggio all'indietro e il test Stroop.
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Prima e dopo il periodo di familiarizzazione/formazione della durata di un mese.
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Variazione delle prestazioni durante la salita/discesa delle scale con la propria protesi rispetto alla combinazione personalizzata di moduli ortoprotesici CLs++.
Lasso di tempo: Prima e dopo il periodo di familiarizzazione/formazione della durata di un mese.
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Le prestazioni nel compito relativo alla locomozione di cui sopra saranno valutate utilizzando lo Stair Climbing Test (SCT).
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Prima e dopo il periodo di familiarizzazione/formazione della durata di un mese.
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Variazione delle prestazioni durante la seduta/alzarsi e girarsi con la propria protesi rispetto alla combinazione personalizzata di moduli ortoprotesici CLs++
Lasso di tempo: Prima e dopo il periodo di familiarizzazione/formazione della durata di un mese.
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Le prestazioni nell'attività relativa alla locomozione di cui sopra saranno valutate utilizzando il test Timed get-Up and Go (TUG)
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Prima e dopo il periodo di familiarizzazione/formazione della durata di un mese.
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Variazione dell'asimmetria dell'andatura con la protesi del partecipante rispetto alla combinazione personalizzata di moduli ortoprotesici CLs++
Lasso di tempo: Prima e dopo il periodo di familiarizzazione/formazione della durata di un mese.
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L'asimmetria dell'andatura sarà valutata utilizzando un sistema di motion capture, optoelettronico o senza marker.
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Prima e dopo il periodo di familiarizzazione/formazione della durata di un mese.
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Variazione dell'attività elettrica muscolare con la protesi del partecipante rispetto alla combinazione personalizzata di moduli ortoprotesici CLs++
Lasso di tempo: Prima e dopo il periodo di familiarizzazione/formazione della durata di un mese.
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L'attività elettrica muscolare sarà valutata mediante elettromiografia di superficie (sEMG)
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Prima e dopo il periodo di familiarizzazione/formazione della durata di un mese.
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Collaboratori e investigatori
Sponsor
Sponsor
Collaboratori
Collaboratori
Investigatori
Investigatori
- Investigatore principale: Raffaele Molino Lova, MD, Fondazione Don Carlo Gnocchi Onlus
Pubblicazioni e link utili
Pubblicazioni generali
- Monaco V, Tropea P, Aprigliano F, Martelli D, Parri A, Cortese M, Molino-Lova R, Vitiello N, Micera S. An ecologically-controlled exoskeleton can improve balance recovery after slippage. Sci Rep. 2017 May 11;7:46721. doi: 10.1038/srep46721.
- d'Elia N, Vanetti F, Cempini M, Pasquini G, Parri A, Rabuffetti M, Ferrarin M, Lova RM, Vitiello N. Erratum to: Physical human-robot interaction of an active pelvis orthosis: toward ergonomic assessment of wearable robots. J Neuroeng Rehabil. 2017 Jun 5;14(1):51. doi: 10.1186/s12984-017-0262-x. No abstract available.
- Ruiz Garate V, Parri A, Yan T, Munih M, Molino Lova R, Vitiello N, Ronsse R. Experimental Validation of Motor Primitive-Based Control for Leg Exoskeletons during Continuous Multi-Locomotion Tasks. Front Neurorobot. 2017 Mar 17;11:15. doi: 10.3389/fnbot.2017.00015. eCollection 2017.
- Zheng E, Manca S, Yan T, Parri A, Vitiello N, Wang Q. Gait Phase Estimation Based on Noncontact Capacitive Sensing and Adaptive Oscillators. IEEE Trans Biomed Eng. 2017 Oct;64(10):2419-2430. doi: 10.1109/TBME.2017.2672720. Epub 2017 Feb 23.
- Motor primitive-based control for lower-limb exoskeletons Virginia Ruiz Garate, Andrea Parri , Tingfang Yan, Marko Munih, Raffaele Molino Lova, Nicola Vitiello, and Renaud Ronsse 6th IEEE RAS/EMBS International Conference on Biomedical Robotics and Biomechatronics (BioRob) June 26-29, 2016. U Town, Singapore, pag. 655-661.
- Walking Assistance using Motor Primitives Virginia Ruiz Garate, Andrea Parri, Tingfang Yan, Marko Munih, Raffaele Molino Lova, Nicola Vitiello, and Renaud Ronsse. IEEE Robotics and Automation Magazine 2014, March 2016, pag.83-95.
- Yuan K, Parri A, Yan T, Wang L, Munih M, Vitiello N, Wang Q. Fuzzy-logic-based hybrid locomotion mode classification for an active pelvis orthosis: Preliminary results. Annu Int Conf IEEE Eng Med Biol Soc. 2015;2015:3893-6. doi: 10.1109/EMBC.2015.7319244.
- Grazi L, Crea S, Parri A, Yan T, Cortese M, Giovacchini F, Cempini M, Pasquini G, Micera S, Vitiello N. Gastrocnemius myoelectric control of a robotic hip exoskeleton. Annu Int Conf IEEE Eng Med Biol Soc. 2015;2015:3881-4. doi: 10.1109/EMBC.2015.7319241.
- CYBERLEGs - A User-Oriented Robotic Transfemoral Prosthesis with Whole Body Awareness Control. Ambrožič L, Goršič M, Geeroms J, Flynn L, Molino Lova R, Kamnik R, Munih M, Vitiello N. IEEE Robotics and Automation Magazine 2014, vol. 21(4):82-93.
- Gorsic M, Kamnik R, Ambrozic L, Vitiello N, Lefeber D, Pasquini G, Munih M. Online phase detection using wearable sensors for walking with a robotic prosthesis. Sensors (Basel). 2014 Feb 11;14(2):2776-94. doi: 10.3390/s140202776.
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Completamento primario
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Primo inviato che soddisfa i criteri di controllo qualità
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Primo Inserito
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Ultimo aggiornamento pubblicato
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Ultimo verificato
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- CYBERLEGs Plus Plus
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Prove cliniche su CL++
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NCT05740813CompletatoSclerosi laterale amiotrofica
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NCT00356057TerminatoFibrillazione atriale | Insufficienza cardiaca congestizia
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NCT02888821Completato
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NCT04426019Completato
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NCT05496140CompletatoADHD | Disturbo Oppositivo Provocatorio
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NCT05425966Completato
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NCT06145607Completato
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NCT06886217Iscrizione su invitoCondizione di controllo | Condizione di intervento