- ICH GCP
- Registro degli studi clinici negli Stati Uniti
- Sperimentazione clinica NCT05138016
Effetti di Soft Robotic Exosuit sulla capacità di esercizio, sui bioproduttori di neuroplasticità e sull'apprendimento motorio dopo l'ictus
È noto che l'esercizio ad alta intensità migliora la capacità di una persona di apprendere nuove capacità motorie. L'obiettivo di questo progetto è valutare se una tuta robotica può aiutare le persone che hanno avuto un ictus a eseguire la riabilitazione della deambulazione a intensità più elevate di quelle che sarebbero in grado di fare senza la tuta. Gli investigatori misureranno l'intensità dell'allenamento fisico, i biomarcatori della neuroplasticità (ad es. Fattore neurotrofico derivato dal cervello; BDNF) e l'apprendimento motorio quando le persone dopo l'ictus si esercitano con e senza l'esosuit. Per questo protocollo verranno utilizzate esotute sviluppate in collaborazione con ReWalk™ Robotics.
Obiettivo 1: Determinare gli effetti di una morbida tuta robotica sull'intensità dell'allenamento della deambulazione e sul BDNF sierico nelle persone dopo l'ictus che completano un singolo periodo di deambulazione ad alta intensità.
Ipotesi 1: gli Exosuit consentiranno agli individui dopo l'ictus di (i) camminare a intensità più elevate o (ii) camminare ad alta intensità per periodi più lunghi.
Ipotesi 2: l'allenamento ad un'intensità più elevata, o l'allenamento ad alta intensità per periodi più lunghi, si tradurrà in un aumento del BDNF sierico.
Obiettivo 2: Determinare gli effetti di una tuta robotica morbida sulla biomeccanica dell'andatura misurata dopo un singolo periodo di camminata ad alta intensità con contro una tuta robotica morbida.
Ipotesi 3: un singolo periodo di camminata ad alta intensità con una tuta porterà a una biomeccanica dell'andatura decisamente migliore rispetto a un singolo periodo di esercizio ad alta intensità senza una tuta.
Panoramica dello studio
Stato
Condizioni
Intervento / Trattamento
Descrizione dettagliata
Precedenti studi sulla tecnologia dell'esotuta sono culminati in una forte evidenza degli effetti riparatori dell'andatura di esotute robotiche morbide per i pazienti post-ictus mediante la sostituzione della funzione dell'arto paretico compromessa durante la deambulazione. Il presente studio si basa su questo lavoro suggerendo che gli effetti immediati di ripristino dell'andatura di una tuta possono essere sfruttati durante l'allenamento dell'andatura ad alta intensità per produrre miglioramenti post-allenamento nella qualità dell'andatura. In effetti, gli attuali sforzi di riabilitazione sono focalizzati sulla qualità o sull'intensità. Si concentrano sulla qualità dell'andatura riducendo l'intensità dell'allenamento per consentire ai pazienti di ottenere un'andatura più normale. Al contrario, gli sforzi focalizzati sull'intensità dell'allenamento spingono i partecipanti senza riguardo per la qualità dei loro movimenti. Gli investigatori ipotizzano che le esotute possano consentire in modo univoco un allenamento dell'andatura ad alta intensità che promuova la qualità dei movimenti.
È stato dimostrato che attacchi acuti di esercizio ad alta intensità prima della pratica del compito qualificato migliorano l'apprendimento motorio in individui neurologicamente intatti. Tuttavia, l'impatto dell'esercizio ad alta intensità sull'apprendimento motorio nelle popolazioni cliniche rimane in gran parte sconosciuto. Una delle principali limitazioni allo studio di questa relazione nei sopravvissuti all'ictus sono le difficoltà nel raggiungere e mantenere livelli di esercizio ad alta intensità (> 75% FC massima) durante l'allenamento della deambulazione per durate paragonabili a individui neurologicamente intatti. L'esercizio a un'intensità inferiore o per una durata più breve può comportare un insufficiente "priming" neurologico per l'apprendimento motorio che tipicamente segue un allenamento ad alta intensità, che sarebbe evidenziato nella ridotta produzione di marcatori di neuroplasticità dipendenti dall'attività (ad esempio, fattore neurotrofico derivato dal cervello ; BDNF). Per questo studio, i ricercatori utilizzeranno test di sforzo massimo standardizzati per valutare la capacità di un esosuit robotico morbido di aumentare la capacità di un paziente per l'allenamento dell'andatura ad alta intensità. Gli investigatori esamineranno anche l'effetto risultante sul BDNF e la relazione tra intensità dell'allenamento, BDNF e misure di apprendimento motorio.
Tipo di studio
Iscrizione (Effettivo)
Fase
- Non applicabile
Contatti e Sedi
Luoghi di studio
-
-
Massachusetts
-
Boston, Massachusetts, Stati Uniti, 02215
- Boston University
-
Charlestown, Massachusetts, Stati Uniti, 02129
- Spaulding Rehabiliation Hospital
-
-
Criteri di partecipazione
Criteri di ammissibilità
Età idonea allo studio
Accetta volontari sani
Descrizione
Criterio di inclusione:
- Diagnosi di ictus
- Fase cronica di recupero (>6 mesi post-ictus) (autovalutazione)
- 18-80 anni (autodichiarazione)
- Deambulazione indipendente (con o senza dispositivo di assistenza) per almeno due minuti (confermata alla visita di screening secondario)
- Fornire l'autorizzazione HIPAA per consentire la comunicazione con l'operatore sanitario secondo necessità durante il periodo di studio
- Autorizzazione medica da parte del medico del partecipante
Criteri di esclusione:
- Punteggio > 1 alla domanda 1b e > 0 alla domanda 1c sulla NIH Stroke Scale (NIHSS)
- Incapacità di comunicare
- Capogiri inspiegabili negli ultimi 6 mesi
- Gravi comorbidità che possono interferire con la capacità di partecipare a questa ricerca (ad esempio: muscoloscheletriche, cardiovascolari, polmonari e neurologiche - diverse dall'ictus)
- Anemia (definita come livelli di emoglobina <13 g/dL per gli uomini e <12 g/dL per le donne)
- Disturbi della coagulazione**
- Hanno donato sangue a qualsiasi altra entità entro 60 giorni prima della raccolta del sangue
- Storia di arteriopatia periferica significativa (PAD)
- Trombosi venosa profonda irrisolta (TVP)
- Ipertensione incontrollata o non trattata
- Contratture paretiche significative della caviglia (flessione plantare > 5°)
- Disturbi psichiatrici o cognitivi che possono interferire con il corretto funzionamento del dispositivo
- Presenza di ferite aperte o pelle rotta nelle posizioni del dispositivo che richiedono una gestione medica
- Allergie note all'uretano
Gravidanza
Nota: se il team dello studio sospetta negligenza o emianopsia in qualsiasi momento durante il corso della ricerca, il fisioterapista può somministrare lo Star Cancellation Test (https://www.strokengine.ca/en/assess/sct/) per negligenza o un test del campo visivo (ad esempio, mostrando stimoli visivi su diversi lati del corpo) per l'emianopsia.
- Nota: potremmo iscrivere partecipanti che non hanno un disturbo della coagulazione, ma che assumono farmaci anti-coagulazione.
Piano di studio
Come è strutturato lo studio?
Dettagli di progettazione
- Scopo principale: Scienza basilare
- Assegnazione: Randomizzato
- Modello interventistico: Assegnazione incrociata
- Mascheramento: Nessuno (etichetta aperta)
Armi e interventi
Gruppo di partecipanti / Arm |
Intervento / Trattamento |
|---|---|
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Sperimentale: Prova da sforzo con l'assistenza della tuta morbida
Test di esercizio cardiovascolare progressivo su tapis roulant con assistenza soft exosuit.
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Test di esercizio cardiovascolare progressivo con assistenza soft exosuit.
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Comparatore attivo: Test da sforzo senza assistenza soft exosuit
Test di esercizio cardiovascolare progressivo su tapis roulant.
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Test progressivo da sforzo cardiovascolare.
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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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VO2-Picco
Lasso di tempo: Ultimi 30 secondi di esercizio di sforzo massimale.
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Tasso medio di consumo massimo di ossigeno.
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Ultimi 30 secondi di esercizio di sforzo massimale.
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Durata dell'esercizio ad alta intensità
Lasso di tempo: Dall'inizio alla fine del test, come determinato sulla base di criteri di conclusione del test standardizzati (ad esempio, affaticamento volontario, anomalie cardiovascolari o sicurezza fisica)
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Secondi trascorsi ad allenarsi a un valore superiore o uguale al 76% del valore massimo della frequenza cardiaca prevista per l'età.
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Dall'inizio alla fine del test, come determinato sulla base di criteri di conclusione del test standardizzati (ad esempio, affaticamento volontario, anomalie cardiovascolari o sicurezza fisica)
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|
Concentrazione del fattore neurotrofico derivato dal cervello (BDNF)
Lasso di tempo: Linea di base.
|
Un fattore neurotrofico essenziale per l'apprendimento e la memoria.
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Linea di base.
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Concentrazione del fattore neurotrofico derivato dal cervello (BDNF)
Lasso di tempo: Immediatamente dopo il test da sforzo al massimo sforzo.
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Un fattore neurotrofico essenziale per l'apprendimento e la memoria.
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Immediatamente dopo il test da sforzo al massimo sforzo.
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|
Propulsione in avanti
Lasso di tempo: Linea di base.
|
La propulsione in avanti si riferisce alla componente anteriore delle forze di reazione al suolo che corrispondono alla sottoattività di spinta del ciclo del passo.
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Linea di base.
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Propulsione in avanti
Lasso di tempo: Immediatamente dopo il test da sforzo al massimo sforzo.
|
La propulsione in avanti si riferisce alla componente anteriore delle forze di reazione al suolo che corrispondono alla sottoattività di spinta del ciclo del passo.
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Immediatamente dopo il test da sforzo al massimo sforzo.
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Altre misure di risultato
Misura del risultato |
Misura Descrizione |
Lasso di tempo |
|---|---|---|
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Questionario internazionale sulle attività fisiche
Lasso di tempo: Linea di base.
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Un questionario self-report di 27 voci utilizzato per raccogliere dati sull'attività fisica correlata alla salute.
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Linea di base.
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Numero di partecipanti con Rs6265
Lasso di tempo: Linea di base.
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Un polimorfismo a singolo nucleotide nel gene BDNF.
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Linea di base.
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Collaboratori e investigatori
Investigatori
- Direttore dello studio: Anna Roto, MS, MPH, Boston University
Pubblicazioni e link utili
Pubblicazioni generali
- Vaynman S, Ying Z, Gomez-Pinilla F. Hippocampal BDNF mediates the efficacy of exercise on synaptic plasticity and cognition. Eur J Neurosci. 2004 Nov;20(10):2580-90. doi: 10.1111/j.1460-9568.2004.03720.x.
- Bathina S, Das UN. Brain-derived neurotrophic factor and its clinical implications. Arch Med Sci. 2015 Dec 10;11(6):1164-78. doi: 10.5114/aoms.2015.56342. Epub 2015 Dec 11.
- Leech KA, Hornby TG. High-Intensity Locomotor Exercise Increases Brain-Derived Neurotrophic Factor in Individuals with Incomplete Spinal Cord Injury. J Neurotrauma. 2017 Mar 15;34(6):1240-1248. doi: 10.1089/neu.2016.4532. Epub 2017 Jan 18.
- Fletcher GF, Ades PA, Kligfield P, Arena R, Balady GJ, Bittner VA, Coke LA, Fleg JL, Forman DE, Gerber TC, Gulati M, Madan K, Rhodes J, Thompson PD, Williams MA; American Heart Association Exercise, Cardiac Rehabilitation, and Prevention Committee of the Council on Clinical Cardiology, Council on Nutrition, Physical Activity and Metabolism, Council on Cardiovascular and Stroke Nursing, and Council on Epidemiology and Prevention. Exercise standards for testing and training: a scientific statement from the American Heart Association. Circulation. 2013 Aug 20;128(8):873-934. doi: 10.1161/CIR.0b013e31829b5b44. Epub 2013 Jul 22. No abstract available.
- Ferris LT, Williams JS, Shen CL. The effect of acute exercise on serum brain-derived neurotrophic factor levels and cognitive function. Med Sci Sports Exerc. 2007 Apr;39(4):728-34. doi: 10.1249/mss.0b013e31802f04c7.
- Dinoff A, Herrmann N, Swardfager W, Lanctot KL. The effect of acute exercise on blood concentrations of brain-derived neurotrophic factor in healthy adults: a meta-analysis. Eur J Neurosci. 2017 Jul;46(1):1635-1646. doi: 10.1111/ejn.13603. Epub 2017 Jun 19.
- Awad LN, Bae J, Kudzia P, Long A, Hendron K, Holt KG, O'Donnell K, Ellis TD, Walsh CJ. Reducing Circumduction and Hip Hiking During Hemiparetic Walking Through Targeted Assistance of the Paretic Limb Using a Soft Robotic Exosuit. Am J Phys Med Rehabil. 2017 Oct;96(10 Suppl 1):S157-S164. doi: 10.1097/PHM.0000000000000800.
- Awad LN, Bae J, O'Donnell K, De Rossi SMM, Hendron K, Sloot LH, Kudzia P, Allen S, Holt KG, Ellis TD, Walsh CJ. A soft robotic exosuit improves walking in patients after stroke. Sci Transl Med. 2017 Jul 26;9(400):eaai9084. doi: 10.1126/scitranslmed.aai9084.
- Awad LN, Kudzia P, Revi DA, Ellis TD, Walsh CJ. Walking faster and farther with a soft robotic exosuit: Implications for post-stroke gait assistance and rehabilitation. IEEE Open J Eng Med Biol. 2020;1:108-115. doi: 10.1109/ojemb.2020.2984429. Epub 2020 Apr 2.
- Charalambous CC, Helm EE, Lau KA, Morton SM, Reisman DS. The feasibility of an acute high-intensity exercise bout to promote locomotor learning after stroke. Top Stroke Rehabil. 2018 Mar;25(2):83-89. doi: 10.1080/10749357.2017.1399527. Epub 2017 Nov 5.
- Crozier J, Roig M, Eng JJ, MacKay-Lyons M, Fung J, Ploughman M, Bailey DM, Sweet SN, Giacomantonio N, Thiel A, Trivino M, Tang A. High-Intensity Interval Training After Stroke: An Opportunity to Promote Functional Recovery, Cardiovascular Health, and Neuroplasticity. Neurorehabil Neural Repair. 2018 Jun;32(6-7):543-556. doi: 10.1177/1545968318766663. Epub 2018 Apr 20.
- Mackay CP, Kuys SS, Brauer SG. The Effect of Aerobic Exercise on Brain-Derived Neurotrophic Factor in People with Neurological Disorders: A Systematic Review and Meta-Analysis. Neural Plast. 2017;2017:4716197. doi: 10.1155/2017/4716197. Epub 2017 Sep 19.
- Nepveu JF, Thiel A, Tang A, Fung J, Lundbye-Jensen J, Boyd LA, Roig M. A Single Bout of High-Intensity Interval Training Improves Motor Skill Retention in Individuals With Stroke. Neurorehabil Neural Repair. 2017 Aug;31(8):726-735. doi: 10.1177/1545968317718269. Epub 2017 Jul 8.
- Roig M, Skriver K, Lundbye-Jensen J, Kiens B, Nielsen JB. A single bout of exercise improves motor memory. PLoS One. 2012;7(9):e44594. doi: 10.1371/journal.pone.0044594. Epub 2012 Sep 4.
- Skriver K, Roig M, Lundbye-Jensen J, Pingel J, Helge JW, Kiens B, Nielsen JB. Acute exercise improves motor memory: exploring potential biomarkers. Neurobiol Learn Mem. 2014 Dec;116:46-58. doi: 10.1016/j.nlm.2014.08.004. Epub 2014 Aug 14.
- Snow NJ, Mang CS, Roig M, McDonnell MN, Campbell KL, Boyd LA. The Effect of an Acute Bout of Moderate-Intensity Aerobic Exercise on Motor Learning of a Continuous Tracking Task. PLoS One. 2016 Feb 22;11(2):e0150039. doi: 10.1371/journal.pone.0150039. eCollection 2016.
- Statton MA, Encarnacion M, Celnik P, Bastian AJ. A Single Bout of Moderate Aerobic Exercise Improves Motor Skill Acquisition. PLoS One. 2015 Oct 27;10(10):e0141393. doi: 10.1371/journal.pone.0141393. eCollection 2015.
- Voss MW, Vivar C, Kramer AF, van Praag H. Bridging animal and human models of exercise-induced brain plasticity. Trends Cogn Sci. 2013 Oct;17(10):525-44. doi: 10.1016/j.tics.2013.08.001. Epub 2013 Sep 9.
- Warraich Z, Kleim JA. Neural plasticity: the biological substrate for neurorehabilitation. PM R. 2010 Dec;2(12 Suppl 2):S208-19. doi: 10.1016/j.pmrj.2010.10.016.
- Neeper SA, Gomez-Pinilla F, Choi J, Cotman C. Exercise and brain neurotrophins. Nature. 1995 Jan 12;373(6510):109. doi: 10.1038/373109a0. No abstract available.
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