Effect van epidurale stimulatie op spieractivatie en zintuiglijke waarneming

Definities en nomenclatuur:

Ruggenmergstimulatie (SCS) zal worden uitgevoerd met behulp van een paddle-array met 32 ​​elektroden die wordt geïmplanteerd in de dorsale epidurale ruimte langs het thoracolumbale gebied van het ruggenmerg. De array wordt gevoed door een meervoudige onafhankelijke stroomgestuurde (MICC) implanteerbare pulsgenerator (IPG) die op de paddle is aangesloten volgens de zorgstandaardprocedures voor SCS-implantatie. Bovendien zullen, volgens de zorgstandaard, motor evoked potential (MEP), somatosensory evoked potential (SSEP) en elektromyografie (EMG) worden uitgevoerd via het IOMAX intraoperatieve neuromonitoringsysteem. Het SCS-systeem zal worden geplaatst voor klinische doeleinden, d.w.z. behandeling van chronische pijn, maar de onderzoekers zullen op verschillende momenten tijdens de plaatsing gegevens verzamelen. De studieprocedures zullen 15 minuten aan de operatie toevoegen. MUSC's Locomotion Rehabilitation Laboratory - gevestigd in gebouw C van het College of Health Professions - herbergt een Biodex Pro System 4 isokinetische / isometrische dynamometer. De Biodex standaardiseert de toepassing van passieve isokinetische knieflexie-/extensieproeven bij elke geblindeerde proefpersoon voor proprioceptieve onderzoeken, waarnaar in de rest van dit document zal worden verwezen als drempel voor het detecteren van passieve beweging (TTDPM). Ten slotte herbergt het Locomotor Energetics and Assessment Laboratory van MUSC - ook gevestigd in gebouw C van het College of Health Professions - een instrumentele loopband met dubbele riem die in één vlak ligt met de vloer en zal worden gebruikt tijdens alle wandelevenementen. Het laboratorium heeft ook een motion capture-systeem met 12 camera's dat gebruikmaakt van actieve infrarood LED-tracers om kinematische positioneringsgegevens te volgen en zal worden gebruikt tijdens alle wandelevenementen. Een ander hulpmiddel dat door het lab wordt aangeboden, is een 16-kanaals EMG-systeem dat oppervlakte-elektroden gebruikt om doelspieractiviteit te detecteren en dat ook tijdens alle wandelevenementen zal worden gebruikt. In totaal is de verwachte totale duur van het onderzoek ongeveer 30 dagen.

Apparaat gebruik:

De epidurale stimulatorpaddle en IPG zijn door de FDA goedgekeurde, in de handel verkrijgbare apparaten die zijn ontworpen om chronische pijn in de rug en de onderste ledematen te behandelen en zullen worden gebruikt voor het beoogde klinische doel: elektrische stimulatie van vezels in de ruggengraat om pijnperceptie te verminderen. Het onderzoeksgebruik van dit apparaat, dat ongeveer 15 minuten aan de operatie zal toevoegen, omvat het opnemen/stimuleren van het apparaat tijdens het standaardzorgprotocol voor intraoperatieve neuromonitoring. Ongeacht deelname aan het onderzoek, worden de stimulatorpaddle en IPG geïmplanteerd volgens de zorgstandaard voor de vooraf geplande SCS-operatie. Het IOMAX intra-operatieve neuromonitoringsysteem, apparatuur die eigendom is van MUSC en wordt beheerd door MUSC-neurofysiologiepersoneel, is een in de handel verkrijgbaar apparaat dat wordt gebruikt tijdens standaard chirurgische ingrepen aan de wervelkolom, zoals SCS-implantatie. Ongeacht deelname aan de studie, zal intra-operatieve neuromonitoring via IOMAX plaatsvinden volgens de zorgstandaard voor de vooraf geplande SCS-operatie. De volgende apparaten worden alleen voor onderzoeksdoeleinden gebruikt. Het Biodex Pro System 4, dat regelmatig wordt gebruikt door onderzoekers op het gebied van fysieke revalidatie hier bij MUSC, is een in de handel verkrijgbaar apparaat dat uitsluitend zal worden gebruikt als onderzoeksinstrument om passieve isokinetische knieflexie/-extensie te leveren tijdens de TTDPM. De instrumentele loopband, de GAITRite-mat, het motion capture-systeem en het MA300 EMG-systeem zijn allemaal in de handel verkrijgbare apparaten die door MUSC-onderzoekers van het College of Health Professions worden gebruikt om uitgebreide ganganalyse uit te voeren bij proefpersonen met verschillende neurologische gebreken. Ganganalyse wordt alleen uitgevoerd voor onderzoeksdoeleinden en is geen standaardbehandeling voor patiënten die een SCS-operatie ondergaan.

Aantal onderwerpen:

Onderzoekers stellen voor om 5 personen met CLBLP te bestuderen. Een eerdere studie, uitgevoerd door Formento et al, 2018 waarbij gebruik werd gemaakt van SCS en proprioceptieve tests, publiceerde een standaardfout en een betrouwbaarheidsinterval van 95% met behulp van geslaagde en mislukte SCS-proefpogingen (p < 0,05 onder LFTS-parameters en geen stimulatie, met een minimum van 10 proeven per stimulatie instelling.) Op basis hiervan verwachten onderzoekers dat een kleine populatie een vergelijkbare variantie zal vertonen. De steekproefomvang van het onderwerp is in directe vergelijking met de steekproefomvang van eerdere proof of concept-onderzoeken met betrekking tot SCS voor biomarker-bemonstering van ruggenmergfysiologie. Het onderzoeksteam is van plan een ANOVA-model in twee richtingen met herhaalde metingen te gebruiken om de variërende verschillen in stimulatietype en kinematische parameters te onderzoeken. Er zal een post-hocvergelijking worden gemaakt met behulp van een Tukey-aanpassing.

Wervingsmethoden:

Tijdens het preoperatieve kliniekbezoek van de proefpersoon zal de PI de potentiële deelnemer vragen of hij meer wil weten over de studie. Als dat het geval is, zal de PI het onderzoek inleiden en vragen of hij eventuele verdere vragen over het onderzoek kan beantwoorden alvorens de arts-assistent van de PI uit te nodigen (vermeld als lid van het onderzoeksteam). Zo niet, dan zal de PI de kamer verlaten en zal de arts-assistent van de PI een checklist voor prescreening bekijken om te bepalen of proefpersonen in aanmerking komen voor het onderzoek (er wordt geen informatie verkregen tijdens de prescreening gedocumenteerd als onderzoeksgegevens). Potentiële deelnemers wordt gevraagd te bevestigen dat ze tussen de 18 en 80 jaar oud zijn, dat bij hen eerder de diagnose CLBLP is gesteld door een pijnspecialist, of ze het gevoel hebben dat ze fysiek en/of cognitief geen toestemming voor onderzoek kunnen geven, en of ze enige voorgeschiedenis van spinale neoplasmata, infectie, arterioveneuze malformatie en/of bestraling van de wervelkolom. Als potentiële deelnemers nee antwoorden op een van de eerste twee vragen of ja op een van de resterende vragen, worden ze geacht niet in aanmerking te komen voor het onderzoek.

Er zal veel aandacht worden besteed aan een goede communicatie. Er zal worden benadrukt dat deelname aan het onderzoek niet noodzakelijk is voor de standaard medische behandeling van hun aandoening. Er zal ook worden benadrukt dat de proefpersoon zich op elk moment kan terugtrekken uit het onderzoek.

Gegevensbeheer:

Zodra een potentiële deelnemer wordt gevraagd of hij meer wil weten over het onderzoek, krijgt hij een deelnemer-ID toegewezen. Deelnemer-ID's worden achtereenvolgens toegewezen. Onderzoekers zullen een database bijhouden die nauwkeurig alle potentiële proefpersonen weergeeft die zijn benaderd over het onderzoek en de resultaten van de geschiktheidsbeoordeling. Voor in aanmerking komende proefpersonen omvatten de specifieke soorten gegevens die zullen worden verzameld: 1) analoge lokale veldpotentialen van de SCS-, MEP-, SSEP- en EMG-elektroden, 2) digitale en analoge uitgangssignalen van het IOMAX intraoperatieve neuromonitoringapparaat, 3) digitaal, tijdstempel, fysieke verplaatsingsgegevens vastgelegd door de Biodex-machine, 3) digitale, tijdstempel, positioneringsgegevens geproduceerd door de PhaseSpace-software, 5) videografiegegevens en 6) alle beschikbare beeldgegevens (dicom-bestanden). Onbewerkte gegevens blijven op data-acquisitiemachines van het laboratorium met gecodeerde harde schijven en worden achter een gesloten deur opgeslagen wanneer ze niet onder direct toezicht staan. Gegevens worden gekopieerd van alle data-acquisitiemachines van het laboratorium en/of dataservers van het ziekenhuis naar een met een wachtwoord beveiligde netwerkserver die toegankelijk is vanuit het lab onder het IRB-protocolnummer en deelnemer-ID. Dit vormt de hoofdkopie van alle gegevens voor het lab en zal bestaan ​​uit afzonderlijk opgeslagen gecodeerde en identificeerbare mappen. Het doel van het bewaren van een kopie van de onbewerkte gegevens is voor het geval de server wordt onderbroken en het nodig is om de gegevens te reconstrueren. Gedeelten van gegevens worden gekopieerd naar apparaten van eindgebruikers (bijv. desktop, laptop, enz.) voor gegevensanalyse, maar alleen het gedeelte dat nodig is voor analyse wordt gekopieerd. Elk apparaat van een eindgebruiker, zoals een laptop, dat fysiek het lab verlaat, wordt gecodeerd met door MUSC goedgekeurde software die het AES-coderingsalgoritme gebruikt in cipher block chaining of XTS-modus met een 256-bits sleutel. Desktopmachines die voor analyse worden gebruikt en die het laboratorium niet verlaten en in een afgesloten laboratorium worden opgeslagen, worden niet versleuteld. Alle gegevens over data-acquisitie en apparaten van eindgebruikers worden aan het einde van het onderzoek verwijderd. Er wordt geen PHI opgeslagen op een data-acquisitiemachine of eindgebruikersapparaat. Op MUSC Box wordt een koppelingsdatabase bijgehouden die de deelnemer-ID en de onderwerp-ID's koppelt, los van de onderzoeksgegevens. Onderwerp-ID's die moeten worden verzameld, zijn onder meer voor- en achternaam, geslacht, geboortedatum, burgerservicenummer, medisch dossiernummer, postadres en telefoonnummers. Telefoon- en medische dossiernummers zijn vereist voor een telefoongesprek van ongeveer 7 dagen met proefpersonen na SCS-implantatie. Bovendien zullen onderzoekers informatie verzamelen met betrekking tot de ernst van de ziekte voor elk onderwerp, inclusief Visual Analog Scale (VAS)-scores, een gemeenschappelijke pijnschaal en alle andere beschikbare beoordelingsschaalscores. Deze maatregelen zullen helpen bij het correleren van onze fysiologische gegevens met de ernst van de ziekte voor elk onderwerp. Videografiegegevens worden opgeslagen in de identificeerbare map op de met een wachtwoord beveiligde netwerkserver. Het doel van deze gegevens is om bewegingsdynamiek te correleren met fysiologische gegevens. Ten slotte zullen onderzoekers beeldgegevens opslaan op een met een wachtwoord beveiligde netwerkserver om de verzamelde fysiologische gegevens te analyseren en te correleren. Alleen IRB-goedgekeurd personeel heeft toegang tot de koppelingsdatabase. Toestemmingsformulieren worden bewaard in een afgesloten kast in een afgesloten laboratorium in het Clinical Sciences Building van MUSC.

Risico's voor proefpersonen:

Alle procedures zullen de zorgstandaardrichtlijnen volgen. Onderzoeksmedewerkers zullen ongeveer een week na de chirurgische ingreep en gedurende de ongeveer 30 dagen durende terugkeer telefonisch contact opnemen met elke deelnemer om er zeker van te zijn dat de deelnemers geen problemen hebben. Desalniettemin brengt deze studie nog steeds bepaalde risico's met zich mee, zoals uiteengezet in de volgende paragrafen:

Chirurgische complicatie

Door de 15 extra minuten die aan de operatie worden toegevoegd, het aansluiten van de paddle-terminals buiten het operatieveld en extra personeel in de kamer, is er een licht verhoogd risico op chirurgische infectie. Het extra risico op infectie als gevolg van het onderzoeksprotocol verhoogt dit risico niet verder dan het algemene historische risico van 1-5% op complicaties van de SCS-chirurgische procedure.

TTDPM

Tijdens het testen op proprioceptieretentie van de onderste ledematen, kunnen proefpersonen ongemak ervaren als gevolg van niet-willekeurige spieractivering die passieve beweging belemmert. Om dit risico te verkleinen, heeft het Biodex-systeem een ​​door de proefpersoon gecontroleerde trigger die de passieve beweging van de dynamometer onmiddellijk stopt en kan worden geactiveerd op elk moment dat een proefpersoon ongemak of pijn ervaart tijdens de test.

Bovengronds en loopband lopen

De proefpersonen wordt gevraagd om op een drukgevoelige mat te lopen met zelfgekozen loopsnelheden en op een loopband met zelfgekozen loopsnelheden, waarbij de proefpersoon in elk scenario een bovenste thoracaal veiligheidsharnas draagt ​​dat ter bescherming tegen vallen aan het plafond is vastgemaakt. Ondanks de bovengenoemde veiligheidsmaatregelen bestaat er nog steeds een risico op evenwichtsverlies, vallen en mogelijk letsel. Het risico voor proefpersonen door deze taken is niet groter dan de risico's die gepaard gaan met algemene fysiotherapie-instellingen en kan resulteren in milde spiervermoeidheid of ongemak dat over het algemeen binnen een paar dagen afneemt. Proefpersonen krijgen voldoende rusttijd en kunnen op elk moment tijdens de gegevensverzamelingsperioden extra rusttijd krijgen. Bovendien zullen proefpersonen tijdens grote bewegingen of tijdens mogelijke transfers over verschillende oppervlakken worden bijgestaan ​​door een IRB-goedgekeurd studielid.

Fotografie en videografie

Onderwerpen worden op video opgenomen tijdens uitvoering van liggende / lopende SCM- en EMG-modulatieprotocollen. Onderzoekers zullen ook foto's en/of video-opnamen maken van elk ander aspect van de onderzoeksdeelname van de proefpersoon dat onderzoekers zal helpen de toestand van de proefpersoon te correleren met de EMG en kinematische gegevens. De opgenomen video's en foto's kunnen het volledige gezicht, bovenlichaam, armen en benen omvatten. Bij fotografie en videografie bestaat het risico van verlies van privacy. Foto's en video's worden opgeslagen op een beveiligde server. Alleen goedgekeurd studiepersoneel heeft toegang tot deze bestanden.

Verlies van vertrouwelijkheid

Bijkomende risico's zijn verlies van vertrouwelijkheid. Om dit risico te beperken, wordt een koppelingsdatabase die de deelnemer-ID en onderwerp-ID's koppelt apart van de onderzoeksgegevens op een met een wachtwoord beveiligde server onderhouden en alleen IRB-goedgekeurd personeel heeft toegang tot de koppelingsdatabase.