Controllo delle onde cerebrali di un braccio robotico indossabile per la riabilitazione e lo studio neurofisiologico nella lesione della colonna vertebrale cervicale (CSI:Brainwave)
CSI:Brainwave è un progetto neurofisiologico multidisciplinare, sviluppato dal Laboratorio di Fisica Medica, Facoltà di Medicina, Università Aristotele di Salonicco e supportato da due Dipartimenti di Neurochirurgia. Il progetto è iniziato ufficialmente nell'aprile 2014 e il primo anno è stato premiato con il Mario Boni Research Grant 2013 dalla Cervical Spine Research Society-European Section (CSRS-ES). È possibile accedere al sito Web del progetto all'indirizzo http://medphys.med.auth.gr/content/csi-brainwave.
Gli obiettivi primari dell'indagine includono lo sviluppo, il test e l'ottimizzazione di un braccio robotico montabile controllato con interfaccia cervello-computer wireless, lo sviluppo e la convalida di un protocollo di neuro-riabilitazione autogestito per i pazienti con lesione del midollo spinale cervicale e lo studio dell'attività corticale nelle lesioni acute e croniche del midollo spinale.
Panoramica dello studio
Stato
Condizioni
Descrizione dettagliata
Il titolo completo del progetto CSI:Brainwave è <Controllo delle onde cerebrali di un braccio robotico indossabile per la riabilitazione e lo studio neurofisiologico nelle lesioni della colonna vertebrale cervicale>. Si tratta di un progetto neurofisiologico multidisciplinare, sviluppato dal Laboratorio di Fisica Medica e supportato da due Dipartimenti di Neurochirurgia.
Il progetto CSI:Brainwave prevede:
- Uno studio clinico per la riabilitazione di pazienti con lesioni del midollo spinale cervicale (CSCI), utilizzando un dispositivo di bracci robotici controllati da Brain-Computer Interface (BCI).
- Un'analisi neurofisiologica off-line secondaria dell'attivazione corticale, della connettività e della plasticità in pazienti con CSCI sottoposti a pratica di immaginazione motoria (MI).
Pietre miliari dello studio:
- Gli investigatori mirano a sviluppare, testare e ottimizzare un braccio robotico montabile controllato con BCI wireless.
- I ricercatori mirano a sviluppare e convalidare protocolli di neuro-riabilitazione autogestiti per i pazienti con CSCI.
- Gli investigatori mirano a identificare e studiare la funzionalità neurofisiologica e l'alterazione dell'attività corticale nella CSCI acuta e cronica.
Il progetto CSI: Brainwave mira a consentire ai pazienti affetti da tetraplegia dovuta a CSCI di eseguire la modulazione delle onde cerebrali, praticando Kinestetica Motor Imagery (KMI) e Visual Motor Imagery (VMI), oltre a offrire neurofeedback con la forma di controllo di un 6 gradi -of-freedom, dispositivo di braccia robotiche bimanuali antropomorfo. Il progetto mira a dimostrare il valore aggiunto del neurofeedback per la riabilitazione e/o il ripristino motorio dei pazienti con CSCI e consentire registrazioni elaborate dell'attività cerebrale correlata al motore durante le attività motorie degli arti superiori e inferiori.
I bracci robotici sono progettati per essere montati su un telaio che funge da spazio di aggancio per la poltrona/sedia a rotelle dei partecipanti e saranno controllati direttamente dai partecipanti utilizzando un modulo BCI. Gli investigatori mirano a modificare ulteriormente il dispositivo robotico per renderlo montabile sulle braccia reali dei partecipanti.
La maggior parte del primo anno del progetto è stata dedicata allo sviluppo della robotica e al modulo Brain-Computer Interface dello studio. I bracci robotici MERCURY v2.0 sono un dispositivo di bracci robotici bimanuali antropomorfi a 6 gradi di libertà non commerciale che è stato costruito e sviluppato dal gruppo di ricerca del Medical Physics Lab. Il robot è stato ulteriormente progettato per soddisfare le esigenze del progetto CSI:Brainwave. Gli investigatori mirano a utilizzare l'auricolare e il software EEG wireless Emotiv EPOC per lo sviluppo e il controllo del modulo BCI in questo studio.
Tipo di studio
Iscrizione (Effettivo)
Fase
- Non applicabile
Contatti e Sedi
Luoghi di studio
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Thessaloniki
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Thessaloníki, Thessaloniki, Grecia, 54124
- Lab of Medical Physics, Faculty of Medicine, Aristolte University of Thessaloniki
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Criteri di partecipazione
Criteri di ammissibilità
Età idonea allo studio
Accetta volontari sani
Sessi ammissibili allo studio
Descrizione
Criterio di inclusione:
- Diagnosi clinica della lesione del midollo spinale (SCI valutata dalla ASIA Impairment Scale).
- Partecipanti sani (età e sesso abbinati ai pazienti con LM)
- Documentazione sufficiente della lesione in caso di pazienti (esame neurologico, risonanza magnetica del livello della lesione, TC o radiografie aggiuntive opzionali).
- Consenso informato firmato (pazienti e individui sani).
Criteri di esclusione:
Altre condizioni neurologiche che hanno la possibilità di influenzare significativamente lo stato neurologico dei partecipanti (o) la capacità di controllare un BCI (o) le registrazioni neurofisiologiche:
- Trauma cranico
- Tumori del sistema nervoso centrale
- Sclerosi multipla
- Sclerosi laterale amiotrofica
- morbo di Parkinson
- Epilessia refrattaria
- Partecipazione negli ultimi 3 mesi a un altro studio interventistico, i cui effetti potrebbero influenzare le osservazioni di questo studio.
Altre gravi condizioni mediche che potrebbero pregiudicare la partecipazione (o) la sicurezza dei partecipanti:
- Insufficienza cardiaca
- Carenza polmonare
- Disabilità uditive e visive che possono influenzare la comprensione dell'intervento e delle prestazioni da parte del partecipante.
- Uso illegale di droghe
- Alcolismo cronico
Piano di studio
Come è strutturato lo studio?
Dettagli di progettazione
- Scopo principale: SCIENZA BASILARE
- Assegnazione: NON_RANDOMIZZATO
- Modello interventistico: PARALLELO
- Mascheramento: NESSUNO
Armi e interventi
Gruppo di partecipanti / Arm |
Intervento / Trattamento |
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SPERIMENTALE: Lesione completa
Pazienti affetti da lesione completa a livello del midollo spinale cervicale (ASIA Impairment Scale A). Controllo dell'interfaccia cervello-computer di bracci robotici. Bracci robotici MERCURY v2.0. |
I pazienti saranno addestrati a modulare le immagini motorie visive (VMI) e le immagini motorie cinestetiche (KMI) autoregolate sotto la registrazione EEG al fine di ottenere il controllo BCI di un robot bimanuale su misura (MERCURY v2.0).
In KMI verrà chiesto loro di modulare le onde cerebrali per imparare a controllare il BCI e in VMI verrà inoltre proiettato un segnale visivo (rappresentazione del movimento previsto).
I bracci robotici MERCURY v2.0 sono un dispositivo robotico bimanuale antropomorfo a 6 gradi di libertà non commerciale, costruito e sviluppato dal gruppo di ricerca del Medical Physics Lab.
Altri nomi:
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SPERIMENTALE: Lesione incompleta
Pazienti affetti da lesione incompleta a livello del midollo spinale cervicale (ASIA Impairment Scale B,C,D,E). Controllo dell'interfaccia cervello-computer di bracci robotici. Bracci robotici MERCURY v2.0 |
I pazienti saranno addestrati a modulare le immagini motorie visive (VMI) e le immagini motorie cinestetiche (KMI) autoregolate sotto la registrazione EEG al fine di ottenere il controllo BCI di un robot bimanuale su misura (MERCURY v2.0).
In KMI verrà chiesto loro di modulare le onde cerebrali per imparare a controllare il BCI e in VMI verrà inoltre proiettato un segnale visivo (rappresentazione del movimento previsto).
I bracci robotici MERCURY v2.0 sono un dispositivo robotico bimanuale antropomorfo a 6 gradi di libertà non commerciale, costruito e sviluppato dal gruppo di ricerca del Medical Physics Lab.
Altri nomi:
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ACTIVE_COMPARATORE: Lesione non cervicale
Pazienti affetti da lesione completa o incompleta del midollo spinale a livello diverso da quello cervicale (toracico o lombare). Controllo dell'interfaccia cervello-computer di bracci robotici. Bracci robotici MERCURY v2.0 |
I pazienti saranno addestrati a modulare le immagini motorie visive (VMI) e le immagini motorie cinestetiche (KMI) autoregolate sotto la registrazione EEG al fine di ottenere il controllo BCI di un robot bimanuale su misura (MERCURY v2.0).
In KMI verrà chiesto loro di modulare le onde cerebrali per imparare a controllare il BCI e in VMI verrà inoltre proiettato un segnale visivo (rappresentazione del movimento previsto).
I bracci robotici MERCURY v2.0 sono un dispositivo robotico bimanuale antropomorfo a 6 gradi di libertà non commerciale, costruito e sviluppato dal gruppo di ricerca del Medical Physics Lab.
Altri nomi:
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ACTIVE_COMPARATORE: Partecipanti sani
Partecipanti sani, età e sesso abbinati a quelli degli altri bracci. Controllo dell'interfaccia cervello-computer di bracci robotici. Bracci robotici MERCURY v2.0 |
I pazienti saranno addestrati a modulare le immagini motorie visive (VMI) e le immagini motorie cinestetiche (KMI) autoregolate sotto la registrazione EEG al fine di ottenere il controllo BCI di un robot bimanuale su misura (MERCURY v2.0).
In KMI verrà chiesto loro di modulare le onde cerebrali per imparare a controllare il BCI e in VMI verrà inoltre proiettato un segnale visivo (rappresentazione del movimento previsto).
I bracci robotici MERCURY v2.0 sono un dispositivo robotico bimanuale antropomorfo a 6 gradi di libertà non commerciale, costruito e sviluppato dal gruppo di ricerca del Medical Physics Lab.
Altri nomi:
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Cosa sta misurando lo studio?
Misure di risultato primarie
Misura del risultato |
Misura Descrizione |
Lasso di tempo |
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Controllo BCI (sì/no). (capacità dei partecipanti di modulare l'attività delle onde cerebrali al fine di ottenere il controllo del BCI)
Lasso di tempo: 1 mese dopo la prima partecipazione a una sessione BCI.
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La capacità dei partecipanti di modulare l'attività delle onde cerebrali al fine di ottenere il controllo del BCI. Il controllo BCI viene valutato come raggiunto o meno (ci sono casi di analfabetismo BCI quando i partecipanti non possono modulare le loro onde cerebrali per controllare il BCI). |
1 mese dopo la prima partecipazione a una sessione BCI.
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Misure di risultato secondarie
Misura del risultato |
Misura Descrizione |
Lasso di tempo |
|---|---|---|
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Miglioramento funzionale iniziale (traduzione greca della misura dell'indipendenza del midollo spinale, versione III (g-SCIM-III)
Lasso di tempo: 6 mesi dopo la prima partecipazione a una sessione BCI.
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Funzionalità quotidiana misurata dalla traduzione greca della misura dell'indipendenza del midollo spinale, versione III (g-SCIM-III).
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6 mesi dopo la prima partecipazione a una sessione BCI.
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Miglioramento funzionale a lungo termine (traduzione greca della misura dell'indipendenza del midollo spinale, versione III (g-SCIM-III)
Lasso di tempo: 1 anno dopo la prima partecipazione a una sessione BCI.
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Funzionalità quotidiana misurata dalla traduzione greca della misura dell'indipendenza del midollo spinale, versione III (g-SCIM-III).
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1 anno dopo la prima partecipazione a una sessione BCI.
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Prestazioni BCI (accuratezza della classificazione (percentuale di comandi volontari non errati rispetto al numero complessivo di comandi rilevati) e per bit rate (numero di comandi al minuto)
Lasso di tempo: 6 mesi dopo la prima partecipazione a una sessione BCI.
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Prestazioni ottenute su BCI al termine delle sessioni BCI per ciascun partecipante.
Misurato dall'accuratezza della classificazione (percentuale di comandi volontari non errati rispetto al numero complessivo di comandi rilevati) e dal bit rate (numero di comandi al minuto).
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6 mesi dopo la prima partecipazione a una sessione BCI.
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Collaboratori e investigatori
Collaboratori
Investigatori
- Investigatore principale: Panagiotis Bamidis, PhD, Aristotle University Of Thessaloniki
Pubblicazioni e link utili
Pubblicazioni generali
- Athanasiou A, Klados MA, Pandria N, Foroglou N, Kavazidi KR, Polyzoidis K, Bamidis PD. A Systematic Review of Investigations into Functional Brain Connectivity Following Spinal Cord Injury. Front Hum Neurosci. 2017 Oct 25;11:517. doi: 10.3389/fnhum.2017.00517. eCollection 2017.
- Athanasiou A, Klados MA, Styliadis C, Foroglou N, Polyzoidis K, Bamidis PD. Investigating the Role of Alpha and Beta Rhythms in Functional Motor Networks. Neuroscience. 2018 May 15;378:54-70. doi: 10.1016/j.neuroscience.2016.05.044. Epub 2016 May 27.
- Athanasiou A, Xygonakis I, Pandria N, Kartsidis P, Arfaras G, Kavazidi KR, Foroglou N, Astaras A, Bamidis PD. Towards Rehabilitation Robotics: Off-the-Shelf BCI Control of Anthropomorphic Robotic Arms. Biomed Res Int. 2017;2017:5708937. doi: 10.1155/2017/5708937. Epub 2017 Aug 29.
- Athanasiou A, Arfaras G, Pandria N, Xygonakis I, Foroglou N, Astaras A, Bamidis PD. Wireless brain-robot interface: user perception and performance assessment of spinal cord injury patients. Wireless Communication and Mobile Computing, 2017: 2986423, 2017 https://doi.org/10.1155/2017/2986423
- Athanasiou A, Terzopoulos N, Pandria N, Xygonakis I, Foroglou N, Polyzoidis K, Bamidis PD. Functional Brain Connectivity during Multiple Motor Imagery Tasks in Spinal Cord Injury. Neural Plast. 2018 May 2;2018:9354207. doi: 10.1155/2018/9354207. eCollection 2018.
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Inizio studio (EFFETTIVO)
Completamento primario (EFFETTIVO)
Completamento dello studio (EFFETTIVO)
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Primo inviato che soddisfa i criteri di controllo qualità
Primo Inserito (STIMA)
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Ultimo verificato
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Parole chiave
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Altri numeri di identificazione dello studio
- 90886
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Prove cliniche su Lesioni del midollo spinale
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