Effetto della stimolazione epidurale sull'attivazione muscolare e sulla percezione sensoriale

Definizioni e nomenclatura:

La stimolazione del midollo spinale (SCS) verrà eseguita utilizzando un paddle array a 32 elettrodi impiantato nello spazio epidurale dorsale lungo la regione toracolombare del midollo spinale. L'array sarà alimentato da un generatore di impulsi impiantabili (IPG) multiplo indipendente a corrente controllata (MICC) collegato alla piastra secondo le procedure standard di cura per l'impianto di SCS. Inoltre, come da standard di cura, i potenziali evocati motori (MEP), i potenziali evocati somatosensoriali (SSEP) e l'elettromiografia (EMG) saranno eseguiti tramite il sistema di neuromonitoraggio intraoperatorio IOMAX. Il sistema SCS sarà posizionato per scopi clinici, ovvero il trattamento del dolore cronico, tuttavia, gli investigatori raccoglieranno dati in vari punti durante il posizionamento. Le procedure dello studio aggiungeranno 15 minuti all'intervento. Il laboratorio di riabilitazione della locomozione del MUSC - situato presso l'edificio C del College of Health Professions - ospita un dinamometro isocinetico/isometrico Biodex Pro System 4. Il Biodex standardizzerà l'applicazione di prove di flessione/estensione isocinetica passiva del ginocchio a ciascun soggetto in cieco per le indagini propriocettive, che saranno indicate come soglia per rilevare il movimento passivo (TTDPM) nel resto di questo documento. Infine, il Laboratorio di Energetica e Valutazione Locomotoria del MUSC - anch'esso situato presso l'Edificio C del Collegio delle Professioni Sanitarie - ospita un tapis roulant strumentale a doppio nastro, complanare al pavimento, che verrà utilizzato durante tutti gli eventi di deambulazione. Il laboratorio dispone anche di un sistema di acquisizione del movimento a 12 telecamere che utilizza traccianti LED a infrarossi attivi per tracciare i dati di posizionamento cinematico e verrà utilizzato durante tutti gli eventi di deambulazione. Un altro strumento offerto dal laboratorio è un sistema EMG a 16 canali che utilizza elettrodi di superficie per rilevare l'attività muscolare bersaglio e sarà utilizzato anche durante tutti gli eventi di deambulazione. In tutto, la durata totale prevista dello studio sarà di circa 30 giorni.

Utilizzo del dispositivo:

La paletta dello stimolatore epidurale e l'IPG sono dispositivi disponibili in commercio, approvati dalla FDA, progettati per il trattamento del dolore cronico alla schiena e agli arti inferiori e saranno utilizzati per lo scopo clinico previsto: la stimolazione elettrica delle fibre della colonna dorsale per mitigare la percezione del dolore. L'uso di ricerca di questo dispositivo, che aggiungerà circa 15 minuti all'intervento chirurgico, comporta la registrazione/stimolazione dal dispositivo durante il protocollo di neuromonitoraggio intraoperatorio standard di cura. Indipendentemente dalla partecipazione allo studio, la paletta dello stimolatore e l'IPG verranno impiantati secondo lo standard di cura per la chirurgia SCS pre-pianificata. Il sistema di neuromonitoraggio intraoperatorio IOMAX, apparecchiatura di proprietà del MUSC e gestita dal personale di neurofisiologia del MUSC, è un dispositivo disponibile in commercio utilizzato durante le procedure chirurgiche spinali standard di cura, come l'impianto di SCS. Indipendentemente dalla partecipazione allo studio, il neuromonitoraggio intraoperatorio tramite IOMAX avverrà secondo lo standard di cura per la chirurgia SCS pre-pianificata. I seguenti dispositivi vengono utilizzati solo a scopo di ricerca. Il Biodex Pro System 4, utilizzato regolarmente dai ricercatori di riabilitazione fisica qui al MUSC, è un dispositivo disponibile in commercio che verrà utilizzato esclusivamente come strumento di ricerca per fornire flessione/estensione isocinetica passiva del ginocchio durante il TTDPM. Il tapis roulant strumentale, il tappetino GAITRite, il sistema di acquisizione del movimento e il sistema EMG MA300 sono tutti dispositivi disponibili in commercio che vengono utilizzati dai ricercatori del MUSC presso il College of Health Professions per eseguire un'ampia analisi dell'andatura in soggetti con vari deficit neurologici. L'analisi dell'andatura viene eseguita solo a scopo di ricerca e non è uno standard di cura per i pazienti sottoposti a chirurgia SCS.

Numero di soggetti:

Gli investigatori propongono di studiare 5 individui con CLBLP. Uno studio precedente condotto da Formento et al, 2018 utilizzando SCS e test propriocettivi ha pubblicato un errore standard e un intervallo di confidenza del 95% utilizzando tentativi di prova SCS riusciti e non riusciti (p <0,05 tra i parametri LFTS e nessuna stimolazione, con un minimo di 10 prove per stimolazione collocamento.) Sulla base di ciò, gli investigatori si aspettano che una piccola popolazione mostri una varianza simile. La dimensione del campione del soggetto è in confronto diretto con le dimensioni del campione di precedenti studi di prova del concetto riguardanti SCS per il campionamento di biomarcatori di fisiologia del midollo spinale. Il team di ricerca prevede di utilizzare un modello ANOVA a misure ripetute a due vie per studiare le diverse differenze nel tipo di stimolazione e nei parametri cinematici. Verrà effettuato un confronto post hoc utilizzando un aggiustamento Tukey.

Metodi di reclutamento:

Durante la visita clinica preoperatoria del soggetto, il PI chiederà al potenziale partecipante se desidera saperne di più sullo studio. In tal caso, il PI presenterà lo studio e chiederà se può rispondere a ulteriori domande sullo studio prima di invitare l'assistente medico del PI (indicato come membro del team di studio). In caso contrario, il PI lascerà la stanza e l'assistente medico del PI esaminerà una lista di controllo di pre-screening per determinare se i soggetti possono essere idonei per lo studio (nessuna informazione ottenuta durante il pre-screening sarà documentata come dati di ricerca). Ai potenziali partecipanti verrà chiesto di confermare di avere un'età compresa tra 18 e 80 anni, di essere stato precedentemente diagnosticato con CLBLP da uno specialista del dolore, se ritengono di non poter fornire il consenso alla ricerca fisicamente e/o cognitivamente e se ne hanno precedente storia di neoplasia spinale, infezione, malformazione arterovenosa e/o radiazioni alla colonna vertebrale. Se i potenziali partecipanti rispondono no a una delle prime due domande o sì a una delle domande rimanenti, saranno considerati non idonei per lo studio.

Particolare attenzione sarà posta su una buona comunicazione. Sarà sottolineato che la partecipazione allo studio non è necessaria per il trattamento medico standard per la loro condizione. Si sottolinea inoltre che il soggetto può ritirarsi dallo studio in qualsiasi momento.

Gestione dati:

Una volta chiesto a un potenziale partecipante se desidera saperne di più sullo studio, gli verrà assegnato un ID partecipante. Gli ID dei partecipanti verranno assegnati consecutivamente. Gli investigatori manterranno un database che rifletta accuratamente tutti i potenziali soggetti che sono stati contattati per lo studio e i risultati della valutazione di ammissibilità. Per i soggetti idonei, i tipi specifici di dati che verranno raccolti includono: 1) potenziali di campo locale analogici dagli elettrodi SCS, MEP, SSEP ed EMG, 2) segnali di uscita digitali e analogici dal dispositivo di neuromonitoraggio intraoperatorio IOMAX, 3) segnali digitali, dati di spostamento fisico con timestamp acquisiti dalla macchina Biodex, 3) dati digitali di posizionamento con timestamp prodotti dal software PhaseSpace, 5) dati videografici e 6) qualsiasi dato di imaging disponibile (file dicom). I dati grezzi rimarranno su macchine di acquisizione dati di proprietà del laboratorio con dischi rigidi crittografati e archiviati dietro una porta chiusa quando non direttamente supervisionati. I dati verranno copiati da tutte le macchine di acquisizione dati di proprietà del laboratorio e/o dai server di dati di proprietà dell'ospedale a un server di rete protetto da password accessibile dal laboratorio con il numero di protocollo IRB e l'ID del partecipante. Questo costituirà la copia master di tutti i dati per il laboratorio e consisterà in cartelle codificate e identificabili memorizzate separatamente. Lo scopo di conservare una copia dei dati grezzi è nel caso in cui il server venga interrotto, ed è necessario ricostruire i dati. Parti di dati verranno copiate sui dispositivi degli utenti finali (ad es. desktop, laptop, ecc.) per l'analisi dei dati, tuttavia verrà copiata solo la parte necessaria per l'analisi. Qualsiasi dispositivo dell'utente finale come un laptop che lascia fisicamente il laboratorio verrà crittografato con un software approvato da MUSC che utilizza l'algoritmo di crittografia AES in concatenamento di blocchi di cifratura o in modalità XTS con una chiave a 256 bit. Le macchine desktop utilizzate per l'analisi che non lasciano il laboratorio e sono conservate in un laboratorio chiuso a chiave non saranno crittografate. Tutti i dati sull'acquisizione dei dati e sui dispositivi degli utenti finali verranno eliminati al termine dello studio. Nessun PHI verrà archiviato su alcuna macchina di acquisizione dati o dispositivo dell'utente finale. Un database di collegamento che associ l'ID del partecipante e gli identificatori del soggetto sarà mantenuto su MUSC Box, separatamente dai dati della ricerca. Gli identificatori del soggetto da raccogliere includono nome e cognome, sesso, data di nascita, numero di previdenza sociale, numero di cartella clinica, indirizzo postale e numeri di telefono. I numeri di telefono e di cartella clinica sono richiesti per una telefonata di circa 7 giorni effettuata ai soggetti dopo l'impianto di SCS. Inoltre, gli investigatori raccoglieranno informazioni relative alla gravità della malattia per ciascun soggetto, inclusi i punteggi della scala analogica visiva (VAS), una scala del dolore comune e qualsiasi altro punteggio della scala di valutazione disponibile. Queste misure aiuteranno a correlare i nostri dati fisiologici con la gravità della malattia per ciascun soggetto. I dati della videografia verranno archiviati nella cartella identificabile sul server di rete protetto da password. Lo scopo di questi dati è correlare la dinamica del movimento con i dati fisiologici. Infine, gli investigatori salveranno i dati di imaging su un server di rete protetto da password per analizzare e correlare con i dati fisiologici raccolti. Solo il personale approvato dall'IRB avrà accesso al database di collegamento. I moduli di consenso saranno conservati in un armadietto chiuso a chiave in un laboratorio chiuso a chiave nell'edificio delle scienze cliniche del MUSC.

Rischi per i soggetti:

Tutte le procedure seguiranno le linee guida standard di cura. Il personale di ricerca seguirà telefonicamente ogni partecipante circa una settimana dopo la procedura chirurgica e durante il ritorno di circa 30 giorni, per assicurarsi che i partecipanti non abbiano problemi. Tuttavia, questo studio presenta ancora alcuni rischi, come indicato nelle seguenti sezioni:

Complicanza chirurgica

A causa dei 15 minuti extra aggiunti all'intervento, alla connessione dei terminali delle piastre al di fuori del campo operatorio e al personale aggiuntivo presente nella sala, vi è un lieve aumento del rischio di infezione chirurgica. Il rischio aggiuntivo di infezione dovuto al protocollo di ricerca non aumenta questo rischio oltre il rischio storico complessivo dell'1-5% di complicanze derivanti dalla procedura chirurgica SCS.

TTDPM

Durante i test per la ritenzione della propriocezione degli arti inferiori, i soggetti possono incontrare disagio a causa dell'attivazione muscolare non volitiva che ostacola il movimento passivo. Per mitigare questo rischio, il sistema Biodex ha un grilletto controllato dal soggetto che interrompe immediatamente il movimento passivo del dinamometro e può essere attivato in qualsiasi momento un soggetto avverte disagio o dolore durante il test.

Overground e camminata su tapis roulant

Ai soggetti verrà chiesto di camminare su un tappetino sensibile alla pressione a velocità di camminata autoselezionate e su un tapis roulant a velocità di camminata autoselezionate con ogni scenario con il soggetto in un'imbracatura di sicurezza toracica superiore che è legata al soffitto per la protezione anticaduta. Nonostante le suddette misure di sicurezza, esiste ancora il rischio di perdita di equilibrio, caduta e potenziale lesione. Il rischio per i soggetti attraverso queste attività non supera i rischi associati alle impostazioni di terapia fisica generale e può provocare un lieve affaticamento muscolare o disagio che generalmente si attenua entro pochi giorni. Ai soggetti verrà concesso un ampio periodo di riposo e potrebbero avere tempi di riposo aggiuntivi in ​​qualsiasi momento durante i periodi di raccolta dei dati. Inoltre, i soggetti saranno assistiti durante ampi movimenti o durante potenziali trasferimenti su diverse superfici da un membro dello studio approvato dall'IRB.

Fotografia e videografia

I soggetti verranno videoregistrati durante l'esecuzione dei protocolli di modulazione SCM ed EMG in posizione supina / deambulante. Gli investigatori fotograferanno e/o riprenderanno anche qualsiasi altro aspetto della partecipazione alla ricerca del soggetto che aiuterà gli investigatori a correlare le condizioni del soggetto con l'EMG ei dati cinematici. I video e le foto registrati possono includere l'intero viso, la parte superiore del corpo, le braccia e le gambe. La fotografia e la videografia comportano il rischio di perdita della privacy. Foto e video verranno archiviati su un server sicuro. Solo il personale dello studio approvato avrà accesso a questi file.

Perdita di riservatezza

Ulteriori rischi includono la perdita di riservatezza. Per mitigare questo rischio, un database di collegamento che associ l'ID del partecipante e gli identificatori del soggetto sarà mantenuto separato dai dati di ricerca su un server protetto da password e solo il personale approvato dall'IRB avrà accesso al database di collegamento.