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BCI-Guided Tibialis Anterior FES for Gait Training in Spinal Cord Injury

12 agosto 2026 aggiornato da: Caroline Cunha, Santos Dumont Institute

Use of Brain Interface-Guided Functional Electrical Stimulation - Gait Training Machine in Individuals With Spinal Cord Injury

This study aims to investigate the effectiveness of Brain-Computer Interface (BCI)-guided Functional Electrical Stimulation (FES) in improving muscle activation and gait kinematics in individuals with Spinal Cord Injury (SCI).

Panoramica dello studio

Stato

Stato

Indica lo stato di reclutamento attuale o lo stato di accesso ampliato.
Attivo, non reclutante

Condizioni

Condizioni

La malattia, il disturbo, la sindrome, la malattia o la lesione oggetto di studio. Su ClinicalTrials.gov, le condizioni possono includere anche altri problemi relativi alla salute, come la durata della vita, la qualità della vita e i rischi per la salute.

Intervento / Trattamento

Intervento / Trattamento

Un processo o un'azione che è al centro di uno studio clinico. Gli interventi includono farmaci, dispositivi medici, procedure, vaccini e altri prodotti sperimentali o già disponibili. Gli interventi possono anche includere approcci non invasivi, come l'educazione o la modifica della dieta e dell'esercizio fisico.

Descrizione dettagliata

Introduction:

Spinal Cord Injury (SCI) causes serious motor and sensory deficits, affecting thousands of people globally. Brain-Computer Interface (BCI) combined with Functional Electrical Stimulation (FES) emerges as a promising strategy to rehabilitate individuals with SCI. This mechanism will simultaneously stimulate the affected regions of the lower limbs, causing the compromised muscles to contract, causing movement. The FES technique, with its proven effectiveness in improving muscle strength, stands out as a crucial resource in this process of improving approaches integrated with advanced technology and physiotherapeutic principles to offer a promising perspective in neuromuscular rehabilitation.

Objective:

This study aims to investigate the effectiveness of Brain-Computer Interface (BCI)-guided Functional Electrical Stimulation (FES) in improving muscle activation and gait kinematics in individuals with Spinal Cord Injury (SCI).

Methodology:

This is a quasi-experimental study that will be conducted with four (n=4) volunteers with Spinal Cord Injury (age range: 18-60 years), of both sexes. Data collection will take place at the Edmond and Lily Safra International Institute of Neurosciences (IIN-ELS), Macaíba/RN, Brazil. For the characterization and eligibility of volunteers, the following instruments will be used: Modified Ashworth Scale, Douleur Neuropathique 4 questionnaire (DN4), and the Visual-10, Kinesthetic and Visual Imagery Questionnaire-10 (KVIQ-10). For clinical outcomes, the American Spinal Injury Association (ASIA), Spinal Cord Independence Measure - version III (SCIM-III), and the World Health Organization Quality of Life (WHOQOL-BREF) will be used. At the end of the protocol, the following questionnaires will be administered: System Usability Scale (SUS), Intrinsic Motivation Inventory (IMI), and Task Load Index (NASA-TLX) to assess system usability, intrinsic motivation, and perceived workload. The intervention will consist of 24 sessions aiming to use a brain-computer interface based on kinesthetic motor imagery of dorsiflexion associated with neurofeedback (visual and tactile), focused on the functional outcomes of individuals with paraplegia. During the intervention, volunteers will be instructed to imagine performing the dorsiflexion movement. An electroencephalogram (EEG) will be used to monitor brain activity through sensorimotor rhythms. When activity reaches a minimum threshold, functional electrical stimulation (FES) will be triggered, causing contraction of the tibialis anterior muscle.

Expected Results:

It is expected that BCI-guided FES targeting tibialis anterior muscle activation in individuals with SCI will contribute to the rehabilitation process by promoting improvements in neurological function, functional independence, and cortical activity. Changes are expected in clinical outcomes assessed by the International Standards for Neurological Classification of Spinal Cord Injury (ISNCSCI/ASIA) and the Spinal Cord Independence Measure III (SCIM III), as well as in EEG patterns associated with sensorimotor cortical activation. Furthermore, this innovative approach will not only provide improvements in the physical performance of individuals with SCI, but will also contribute to the continuous evolution of rehabilitation strategies, highlighting the fundamental role of technological advances in promoting the quality of life and autonomy of these individuals.

Tipo di studio

Tipo di studio

Descrive la natura di uno studio clinico. I tipi di studio includono studi interventistici (chiamati anche studi clinici), studi osservazionali (compresi i registri dei pazienti) e accesso allargato.
Interventistico

Iscrizione (Stimato)

Iscrizione

Il numero di partecipanti a uno studio clinico. L'iscrizione "anticipata" è il numero target di partecipanti di cui i ricercatori hanno bisogno per lo studio.
10

Fase

Fase

La fase di una sperimentazione clinica che studia un farmaco o un prodotto biologico, sulla base delle definizioni sviluppate dalla Food and Drug Administration (FDA) statunitense. La fase si basa sull'obiettivo dello studio, sul numero di partecipanti e su altre caratteristiche. Ci sono cinque fasi: Early Phase 1 (precedentemente indicata come Fase 0), Phase 1, Phase 2, Phase 3 e Phase 4. Not Applicable è usato per descrivere sperimentazioni senza fasi definite dalla FDA, incluse sperimentazioni di dispositivi o interventi comportamentali.
  • Non applicabile

Contatti e Sedi

Questa sezione fornisce i recapiti di coloro che conducono lo studio e informazioni su dove viene condotto lo studio.

Luoghi di studio

  • Brasile
    • Rio Grande do Norte
      • Macaíba, Rio Grande do Norte, Brasile, 59288-999
        • Santos Dumont Institute

Criteri di partecipazione

I ricercatori cercano persone che corrispondano a una certa descrizione, chiamata criteri di ammissibilità. Alcuni esempi di questi criteri sono le condizioni generali di salute di una persona o trattamenti precedenti.

Criteri di ammissibilità

Criteri di ammissibilità

I requisiti chiave che devono soddisfare le persone che vogliono partecipare a uno studio clinico o le caratteristiche che devono avere. I criteri di ammissibilità sono costituiti sia da criteri di inclusione (necessari a una persona per partecipare allo studio) sia da criteri di esclusione (che impediscono a una persona di partecipare). I tipi di criteri di ammissibilità includono se uno studio accetta volontari sani, ha requisiti di età o gruppo di età o è limitato dal sesso.

Età idonea allo studio

  • Adulto

Accetta volontari sani

No

Descrizione

Inclusion Criteria:

  • Clinical diagnosis of traumatic spinal cord injury (SCI), classified as AIS grades A to D
  • Male or female participants
  • Age between 18 and 60 years

Exclusion Criteria:

  • Skin lesions that preclude the use of functional electrical stimulation (FES)
  • Lower-limb contractures that preclude the use of FES
  • Lower-limb spasticity that precludes the use of FES
  • Osteoporosis
  • Recent surgical procedure

Piano di studio

Questa sezione fornisce i dettagli del piano di studio, compreso il modo in cui lo studio è progettato e ciò che lo studio sta misurando.

Come è strutturato lo studio?

Dettagli di progettazione

  • Scopo principale: Trattamento
  • Assegnazione: N / A
  • Modello interventistico: Assegnazione di gruppo singolo
  • Mascheramento: Nessuno (etichetta aperta)

Armi e interventi

Gruppo di partecipanti / Arm

Gruppo di partecipanti / Arm

Un gruppo o sottogruppo di partecipanti a uno studio clinico che riceve un intervento/trattamento specifico o nessun intervento, secondo il protocollo dello studio.
Intervento / Trattamento

Intervento / Trattamento

Un processo o un'azione che è al centro di uno studio clinico. Gli interventi includono farmaci, dispositivi medici, procedure, vaccini e altri prodotti sperimentali o già disponibili. Gli interventi possono anche includere approcci non invasivi, come l'educazione o la modifica della dieta e dell'esercizio fisico.
Sperimentale: Spinal Cord Injury
Altro: Ankle Dorsiflexion Rehabilitation

The intervention protocol will last 26 min. The first 2 min are used to collect EEG data under baseline conditions, during which the participant does not perform mental tasks or receive electrical stimulation. Then there is 6 min of motor training with Neurofeedback (NFB). During this time, two 10s periods: one in which the FES devices are activated without motor imagery (MI), and another in which the FES is activated by the MI to induce movements in the feet. This includes six separate attempts for the right foot, left foot, and both feet, for a total of 18 attempts. After completing the NFB phase, the participant rests for 6 min to avoid mental and muscular fatigue.

Subsequently, the user performs 12 min of training with BCI. This involves 20s intervals of MI to trigger the FES devices to dorsiflex the feet, followed by 20s rest periods. This cycle is repeated for a total of 18 exercises, six for each movement (right foot, left foot and both feet).

Altri nomi:
  • Neurofeedback
  • Immaginazione motoria
  • Brain - Computer Interface
  • Functional electrical stimulation

Cosa sta misurando lo studio?

Misure di risultato primarie

Misure di risultato primarie

Nel protocollo di uno studio clinico, la misura dell'esito pianificato più importante per valutare l'effetto di un intervento/trattamento. La maggior parte degli studi clinici ha una misura di esito primaria, ma alcuni ne hanno più di una.
Misura del risultato
Misura Descrizione
Lasso di tempo
International Standards for Neurological Classification of Spinal Cord Injury
Lasso di tempo: Baseline (before start of the intervention) At 12 week after baseline At 24 week after baseline
The International Standards for Neurological Classification of Spinal Cord Injury/ASIA will be used to assess the neurological level and severity of spinal cord injury, including motor and sensory function. The sensory score ranges from 0 (absent) to 2 (normal). The ASIA sensory scores for light touch and pinprick are calculated by summing the scores across 28 dermatomes, with a total score ranging from 0 to 112 for each modality. Higher scores indicate better sensory function. Motor function will be assessed bilaterally using the 10 key muscles corresponding to the C5-T1 and L2-S1 myotomes. Muscle strength is graded from 0 (total paralysis) to 5 (normal movement against maximum resistance). The ASIA Lower Extremity Motor Score (LEMS; range 0-50) will be used to assess lower-extremity motor function, with higher scores indicating better motor function.
Baseline (before start of the intervention) At 12 week after baseline At 24 week after baseline
Spinal Cord Independence Measure III
Lasso di tempo: Baseline (before start of the intervention) At 12 week after baseline At 24 week after baseline
To assess functional independence in individuals with spinal cord injury. The instrument evaluates self-care, respiration and sphincter management, and mobility. The total Spinal Cord Independence Measure III score ranges from 0 to 100, with higher scores indicating greater levels of independence.
Baseline (before start of the intervention) At 12 week after baseline At 24 week after baseline

Misure di risultato secondarie

Misure di risultato secondarie

Nel protocollo di uno studio clinico, una misura dell'esito pianificato che non è importante quanto la misura dell'esito primario per valutare l'effetto di un intervento ma è comunque di interesse. La maggior parte degli studi clinici ha più di una misura di esito secondaria.
Misura del risultato
Misura Descrizione
Lasso di tempo
Electroencephalography Analysis
Lasso di tempo: Baseline (before start of the intervention); At 24 week after baseline.
Verify the clinical effects and cortical activity of mu and beta rhythms through electroencephalography analysis. Power Spectral Density (PSD) will be estimated using Welch's periodogram. Mean power will be calculated across trials for the mu (8-12 Hz) and beta (18-24 Hz) frequency bands. Power values will then be normalized to the mean power across the 8-30 Hz passband. The percentage change in power during kinesthetic motor imagery relative to the resting condition will then be calculated.
Baseline (before start of the intervention); At 24 week after baseline.
System Usability Scale
Lasso di tempo: At 24 week after baseline.
To evaluate participants' perception and satisfaction in relation to the intervention protocol, using the System Usability Scale questionnaire, with the aim of identifying the most relevant and impactful aspects of the intervention for volunteers with SCI. The final score ranges from 0 to 100, with scores above 68 indicating good system usability.
At 24 week after baseline.
World Health Organization Quality of Life
Lasso di tempo: Baseline (before start of the intervention); At 12 week after baseline; At 24 week after baseline
The World Health Organization Quality of Life-BREF will be used to assess participants' perceived quality of life. The questionnaire evaluates four domains: physical health, psychological health, social relationships, and environment. The raw domain score will be converted into a standardized score, ranging from 0 to 100, with a higher score indicating a better perceived quality of life.
Baseline (before start of the intervention); At 12 week after baseline; At 24 week after baseline
Task Load Index
Lasso di tempo: At 24 week after baseline
The Task Load Index will be used to assess participants' perceived workload during the intervention. The questionnaire evaluates six dimensions: mental demand, physical demand, temporal demand, performance, effort, and frustration. The sum of the weighted mean scores across these dimensions results in a total perceived workload score ranging from 0 to 100, classified as very low (0-20), low (21-40), moderate (41-60), high (61-80), and very high (81-100). Higher scores indicate greater perceived workload.
At 24 week after baseline
Intrinsic Motivation Inventory
Lasso di tempo: At 24 week after baseline.
It consists of 10 items rated on a 7-point Likert scale, ranging from 1 to 7, with higher scores indicating greater motivation and reflecting the level of agreement or satisfaction regarding different aspects of the motivational experience. The domains assessed include interest/enjoyment, effort/importance, and value/usefulness.
At 24 week after baseline.

Altre misure di risultato

Altre misure di risultato

Per gli studi clinici, una misurazione pianificata descritta nel protocollo utilizzata per determinare l'effetto di un intervento/trattamento sui partecipanti. Per gli studi osservazionali, una misurazione o un'osservazione utilizzata per descrivere modelli di malattie o tratti o associazioni con esposizioni, fattori di rischio o trattamento. I tipi di misure di esito includono la misura dell'esito primario e la misura dell'esito secondario.
Misura del risultato
Misura Descrizione
Lasso di tempo
Douleur Neuropathique 4 questionnaire
Lasso di tempo: Baseline (before start of the intervention).
To identify the presence of neuropathic pain. The score ranges from 0 to 10, with scores ≥4 indicating the presence of neuropathic pain. For the eligibility criteria.
Baseline (before start of the intervention).
Kinesthetic and Visual Imagery Questionnaire-10
Lasso di tempo: Baseline (before start of the intervention).
To assess the volunteer's ability to generate and manipulate mental images. The questionnaire score ranges from 0 to 25, with higher scores indicating greater motor imagery ability.. For the eligibility criteria.
Baseline (before start of the intervention).
Modified Ashworth Scale (MAS)
Lasso di tempo: Baseline (before start of the intervention).
To assess muscle spasticity, with scores ranging from 0 to 4, where 0 indicates no increase in muscle tone and 4 indicates severe spasticity, for eligibility assessment.
Baseline (before start of the intervention).

Collaboratori e investigatori

Qui è dove troverai le persone e le organizzazioni coinvolte in questo studio.

Sponsor

Sponsor

L'organizzazione o la persona che avvia lo studio e che ha autorità e controllo sullo studio.
Santos Dumont Institute

Collaboratori

Collaboratori

Un'organizzazione diversa dallo sponsor che fornisce supporto per uno studio clinico. Questo supporto può includere attività relative al finanziamento, alla progettazione, all'implementazione, all'analisi dei dati o al reporting.
Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico
Coordination for the Improvement of Higher Education Personnel

Studiare le date dei record

Queste date tengono traccia dell'avanzamento della registrazione dello studio e dell'invio dei risultati di sintesi a ClinicalTrials.gov. I record degli studi e i risultati riportati vengono esaminati dalla National Library of Medicine (NLM) per assicurarsi che soddisfino specifici standard di controllo della qualità prima di essere pubblicati sul sito Web pubblico.

Studia le date principali

Inizio studio (Effettivo)

Inizio studio

La data effettiva in cui il primo partecipante è stato arruolato in uno studio clinico. La data di inizio dello studio "prevista" è la data che i ricercatori pensano sarà la data di inizio dello studio.
1 novembre 2024

Completamento primario (Effettivo)

Completamento primario

La data in cui l'ultimo partecipante a uno studio clinico è stato esaminato o ha ricevuto un intervento per raccogliere i dati finali per la misura dell'esito primario. Il fatto che lo studio clinico sia terminato secondo il protocollo o sia stato interrotto non influisce su questa data. Per gli studi clinici con più di una misura di esito primario con diverse date di completamento, questo termine si riferisce alla data in cui la raccolta dei dati è completata per tutte le misure di esito primario. La data di completamento principale "prevista" è la data che i ricercatori ritengono sarà la data di completamento principale per lo studio.
30 novembre 2025

Completamento dello studio (Stimato)

Completamento dello studio

La data in cui l'ultimo partecipante a uno studio clinico è stato esaminato o ha ricevuto un intervento/trattamento per raccogliere i dati finali per le misure di esito primarie, le misure di esito secondarie e gli eventi avversi (ovvero l'ultima visita dell'ultimo partecipante). La data di completamento dello studio "prevista" è la data che i ricercatori ritengono sarà la data di completamento dello studio.
6 dicembre 2026

Date di iscrizione allo studio

Primo inviato

Primo inviato

La data in cui lo sponsor o il ricercatore dello studio ha inviato per la prima volta un record di studio a ClinicalTrials.gov. In genere c'è un ritardo di alcuni giorni tra la prima data di invio e la disponibilità del record su ClinicalTrials.gov (la prima data di invio).
6 agosto 2026

Primo inviato che soddisfa i criteri di controllo qualità

Primo inviato che soddisfa i criteri di controllo qualità

La data in cui lo sponsor dello studio o il ricercatore invia per la prima volta un record di studio che è coerente con i criteri di revisione del controllo di qualità (QC) della National Library of Medicine (NLM). Lo sponsor o lo sperimentatore potrebbe dover rivedere e inviare un record di studio una o più volte prima che i criteri di revisione QC di NLM siano soddisfatti. È responsabilità dello sponsor o dello sperimentatore garantire che il record dello studio sia coerente con i criteri di revisione QC NLM.
12 agosto 2026

Primo Inserito (Effettivo)

Primo Inserito

La data in cui il record dello studio è stato disponibile per la prima volta su ClinicalTrials.gov dopo la conclusione della revisione del controllo di qualità (QC) della National Library of Medicine (NLM). In genere c'è un ritardo di alcuni giorni tra la data in cui lo sponsor dello studio o lo sperimentatore ha presentato il record dello studio e la prima data pubblicata.
17 agosto 2026

Aggiornamenti dei record di studio

Ultimo aggiornamento pubblicato (Effettivo)

Ultimo aggiornamento pubblicato

La data più recente in cui le modifiche al record di uno studio sono state rese disponibili su ClinicalTrials.gov. Potrebbe esserci un ritardo tra il momento in cui le modifiche sono state inviate a ClinicalTrials.gov dallo sponsor o dallo sperimentatore dello studio (data di invio dell'ultimo aggiornamento) e la data di pubblicazione dell'ultimo aggiornamento.
17 agosto 2026

Ultimo aggiornamento inviato che soddisfa i criteri QC

Ultimo aggiornamento inviato che soddisfa i criteri QC

La data più recente in cui lo sponsor dello studio o il ricercatore ha presentato modifiche a un record di studio che sono coerenti con i criteri di revisione del controllo di qualità (QC) della National Library of Medicine (NLM). È responsabilità dello sponsor o dello sperimentatore garantire che il record dello studio sia coerente con i criteri di revisione QC NLM.
12 agosto 2026

Ultimo verificato

Ultimo verificato

La data più recente in cui lo sponsor dello studio o il ricercatore ha confermato che le informazioni su uno studio clinico su ClinicalTrials.gov sono accurate e aggiornate. Se uno studio con stato di reclutamento di reclutamento; non ancora reclutamento; o attivo, non reclutamento non è stato confermato negli ultimi 2 anni, lo stato di reclutamento dello studio viene mostrato come sconosciuto.
1 agosto 2026

Maggiori informazioni

Termini relativi a questo studio

Parole chiave

Termini MeSH pertinenti aggiuntivi

Altri numeri di identificazione dello studio

Altri numeri di identificazione dello studio

Identificatori o numeri ID diversi dal numero NCT assegnati a uno studio clinico dallo sponsor, dai finanziatori o da altri dello studio. Questi numeri possono includere identificatori univoci di altri registri di sperimentazione e numeri di sovvenzioni del National Institutes of Health.
  • 79344824.8.0000.0129

Piano per i dati dei singoli partecipanti (IPD)

Hai intenzione di condividere i dati dei singoli partecipanti (IPD)?

NO

Informazioni su farmaci e dispositivi, documenti di studio

Studia un prodotto farmaceutico regolamentato dalla FDA degli Stati Uniti

No

Studia un dispositivo regolamentato dalla FDA degli Stati Uniti

No

Queste informazioni sono state recuperate direttamente dal sito web clinicaltrials.gov senza alcuna modifica. In caso di richieste di modifica, rimozione o aggiornamento dei dettagli dello studio, contattare register@clinicaltrials.gov. Non appena verrà implementata una modifica su clinicaltrials.gov, questa verrà aggiornata automaticamente anche sul nostro sito web .

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