Rilevamento e prevenzione delle lesioni da commozione cerebrale con la tecnologia intelligente.

L'ipotesi è che i sensori MEMS fortificati con intelligenza artificiale e apprendimento automatico possano incorporare fattori umani individualizzati in considerazione e aiutare a definire la soglia concussiva per la diagnosi personalizzata come nella medicina di precisione. Nei test di laboratorio, il prototipo di sensore intelligente costruito dai ricercatori può apprendere a macchina le proprietà biomeccaniche della testa e del collo dell'utente senza essere programmato con tali informazioni. Quindi misura l'entità dell'impatto rispetto a una soglia personalizzata dell'utente, in tempo reale. Queste funzionalità consentono al sensore intelligente di determinare con precisione il potenziale di lesioni da commozione cerebrale per un determinato individuo.

Il primo obiettivo è (a) ottimizzare e finalizzare il sensore in un prototipo indossabile, pronto per il test sul campo e (b) condurre un test sul campo nei giocatori di calcio al fine di esaminare l'accuratezza dei sensori nell'impostazione delle soglie di concussione personalizzate .

L'ipotesi è che l'aumento dinamico della rigidità del collo dovrebbe ridurre significativamente i rischi di commozione cerebrale. Il sensore intelligente è completamente integrato nell'allenamento per monitorare l'aumento della rigidità del collo e convalidare l'efficacia della CR acquisita nel ridurre i rischi di commozione cerebrale.

Il secondo obiettivo è quindi (a) ottimizzare e finalizzare il nostro protocollo di allenamento e (b) condurre un test sul campo nei calciatori.

Gli obiettivi a lungo termine sono lo sviluppo di metodi e tecnologie per una valutazione rapida e affidabile del rischio di commozione cerebrale sul campo, nonché per la prevenzione e la mitigazione delle lesioni da commozione cerebrale.

PROCEDURE

Parte 1 dello studio:

Le informazioni sullo studio saranno fornite ai genitori e ai giocatori di calcio (partecipanti allo studio) dal Dr. Moncure e dal Dr. Huang presso l'Accademia di calcio locale durante il normale orario. Questa sarà una sessione una tantum per circa 1 ora, a seconda delle domande.

Le informazioni sullo studio fornite dagli investigatori saranno anche registrate su video al fine di garantire che tutti i genitori e i calciatori ricevano le stesse informazioni anche se non sono presenti all'incontro.

A tutti i giocatori verrà data l'opportunità di partecipare in base a criteri di inclusione ed esclusione.

Il consenso informato e il consenso saranno esaminati con partecipanti e genitori dal Dr. Moncure presso l'accademia di calcio locale dopo che i genitori e i giocatori di calcio saranno stati pienamente informati dello studio e dei loro requisiti di partecipazione. Tutti i partecipanti e i loro genitori devono partecipare alla sessione informativa o guardare il video informativo sullo studio prima della partecipazione. Tutte le domande relative allo studio riceveranno risposta dal Dr. Moncure o dal Dr. Huang. Il completamento dell'ICF e del consenso avverrà dopo la sessione informativa sullo studio e richiederà circa 30 minuti.

Si terrà una sessione di allenamento per mostrare a tutti gli allenatori della Local Soccer Academy come funzionano i sensori e come vengono applicati ai giocatori. Successivamente, gli allenatori faranno in modo che i calciatori indossino correttamente i sensori ogni volta durante l'allenamento. Questa sessione di formazione durerà circa 30 minuti.

Una volta che un partecipante è stato iscritto, può iniziare a indossare il sensore durante l'allenamento o giocare a calcio presso la Local Soccer Academy. I sensori verranno indossati per un periodo di almeno 4 settimane quando i giocatori sono presso l'accademia di calcio locale. Il partecipante ha completato la Parte 1 alla fine di 4 settimane. Lo scopo della Parte 1 è raccogliere dati sul movimento della testa dai giocatori di calcio prima dell'allenamento per evitare la commozione cerebrale.

Parte 2 dello studio:

Si verificherà la randomizzazione dei partecipanti. I partecipanti saranno randomizzati in 2 gruppi: gruppo addestrato e gruppo di controllo.

Ai formatori verrà mostrato come condurre la sessione di formazione sulla realtà virtuale (VR). Ai formatori verrà mostrato il corretto posizionamento del sistema di sensori di impatto della testa per misurare la risposta dei partecipanti alla formazione.

Dopo che la Parte 1 dello studio è stata completata, i partecipanti saranno randomizzati e divisi nel gruppo addestrato e nel gruppo di controllo. Saranno prese in considerazione per ottenere la migliore corrispondenza di età e sesso possibile nel gruppo addestrato e nel gruppo di controllo. A entrambi i gruppi verrà mostrato come utilizzare gli occhiali per la realtà virtuale. Durante il periodo di formazione VR di una o due settimane, entrambi i gruppi utilizzeranno gli occhiali VR. Il gruppo Allenato avrà lo stimolo condizionato (CS, immagini di giocatori avversari che si avvicinano) e lo stimolo incondizionato (US, un segnale vocale per irrigidire il collo da parte dell'allenatore) sempre forniti con una relazione temporale coerente (ad esempio un ritardo di 250 msec tra il CS e gli USA), facendo emergere la risposta condizionata (irrigidimento del collo). Anche il gruppo di controllo riceverà lo stesso CS e gli stessi US, ma il CS e gli USA non avranno una relazione temporale coerente, quindi non farà mai emergere alcun CR. Entrambi i gruppi indosseranno anche il nostro sistema intelligente di sensori di impatto sulla testa per misurare la loro risposta all'allenamento. Uno degli scopi di questa disposizione è quello di fornire una via per un'analisi in doppio cieco. Un secondo scopo sarà la fornitura di un gruppo di controllo abbinato per età e sesso per lo studio.

L'allenamento CR verrà svolto per un periodo di circa 10 giorni con sessioni giornaliere di 30 minuti (o approssimativamente per un periodo da una a due settimane). L'allenamento prevede l'uso degli occhiali VR e del nostro sistema intelligente di sensori di impatto sulla testa (sensore della testa e sensore del corpo), presso l'accademia di calcio locale nell'area di allenamento. Il partecipante riceverà stimoli visivi virtuali del solito gioco di calcio come CS. Il partecipante riceverà anche stimoli uditivi leggermente spiacevoli (come quelli di un allenatore) come noi. L'allenamento si svolgerà nella sala di allenamento dell'accademia di calcio locale, alla presenza solo dei partecipanti scelti a caso e dei loro allenatori.

Anche il gruppo di controllo parteciperà alla formazione VR ma non saprà di essere nel gruppo di controllo. Tutti i dati verranno conservati all'interno del software fornito con i sensori e gli occhiali VR.

Una volta completata la formazione CR, tutti i partecipanti indosseranno nuovamente i nostri sensori intelligenti ogni volta che giocheranno a calcio presso l'accademia di calcio locale per altre 4 settimane.

I moduli di consenso informato e assenso saranno compilati di persona, le copie originali saranno raccolte e rimarranno con gli investigatori, una copia di entrambi sarà consegnata ai partecipanti.

Tutti gli altri dati saranno raccolti elettronicamente. I sensori inviano i dati direttamente al ricercatore (Chi-Ming Huang).