Wpływ stymulacji zewnątrzoponowej na aktywację mięśni i percepcję sensoryczną

Definicje i nazewnictwo:

Stymulacja rdzenia kręgowego (SCS) zostanie przeprowadzona przy użyciu 32-elektrodowego zestawu łyżek wszczepionych w grzbietową przestrzeń zewnątrzoponową wzdłuż odcinka piersiowo-lędźwiowego rdzenia kręgowego. Macierz będzie zasilana przez wszczepialny generator impulsów (IPG) sterowany wieloma niezależnymi prądami (MICC), podłączony do łyżki zgodnie ze standardowymi procedurami opieki dotyczącymi implantacji SCS. Ponadto, zgodnie ze standardem opieki, za pomocą systemu śródoperacyjnego neuromonitoringu IOMAX zostaną przeprowadzone badania motorycznych potencjałów wywołanych (MEP), somatosensorycznych potencjałów wywołanych (SSEP) i elektromiografii (EMG). System SCS zostanie umieszczony w celach klinicznych, tj. w leczeniu przewlekłego bólu, jednak badacze będą zbierać dane w różnych momentach podczas umieszczania. Procedury badawcze dodadzą 15 minut do operacji. Laboratorium Rehabilitacji Lokomocji MUSC - zlokalizowane w budynku C Wyższej Szkoły Zawodów Medycznych - mieści dynamometr izokinetyczny / izometryczny Biodex Pro System 4. Firma Biodex ujednolici stosowanie pasywnych izokinetycznych prób zgięcia/wyprostu kolana u każdego zaślepionego pacjenta do badań proprioceptywnych, które w pozostałej części tego dokumentu będą określane jako próg wykrywania ruchu biernego (TTDPM). Wreszcie, Laboratorium Energetyki i Oceny Lokomotorycznej MUSC - również znajdujące się w College of Health Professions Building C - zawiera dwupasową bieżnię instrumentalną, która jest ustawiona w jednej płaszczyźnie z podłogą i będzie używana podczas wszystkich imprez marszowych. Laboratorium posiada również 12-kamerowy system przechwytywania ruchu, który wykorzystuje aktywne znaczniki LED na podczerwień do śledzenia kinematycznych danych pozycjonowania i będzie używany podczas wszystkich spacerów. Kolejnym narzędziem oferowanym przez laboratorium jest 16-kanałowy system EMG, który wykorzystuje elektrody powierzchniowe do wykrywania aktywności mięśni docelowych i będzie również używany podczas wszystkich chodów. W sumie przewidywany całkowity czas trwania badania wyniesie około 30 dni.

Użycie urządzenia:

Łyżka stymulatora zewnątrzoponowego i generator IPG są zatwierdzonymi przez FDA, dostępnymi na rynku urządzeniami przeznaczonymi do leczenia przewlekłego bólu pleców i kończyn dolnych i będą używane zgodnie z ich przeznaczeniem klinicznym — elektryczną stymulacją włókien rdzenia grzbietowego w celu złagodzenia odczuwania bólu. Zastosowanie badawcze tego urządzenia, które wydłuży operację o około 15 minut, polega na nagrywaniu/stymulacji z urządzenia podczas standardowego protokołu śródoperacyjnego neuromonitoringu. Niezależnie od udziału w badaniu, łyżka stymulatora i IPG zostaną wszczepione zgodnie ze standardami opieki dla zaplanowanej wcześniej operacji SCS. System neuromonitoringu śródoperacyjnego IOMAX, będący własnością MUSC i obsługiwany przez personel neurofizjologiczny MUSC, jest dostępnym na rynku urządzeniem stosowanym podczas standardowych zabiegów chirurgicznych kręgosłupa, takich jak implantacja SCS. Niezależnie od udziału w badaniu, śródoperacyjny neuromonitoring za pośrednictwem IOMAX będzie się odbywał zgodnie ze standardami opieki dla zaplanowanej wcześniej operacji SCS. Następujące urządzenia są używane wyłącznie do celów badawczych. Biodex Pro System 4, używany regularnie przez badaczy rehabilitacji fizycznej tutaj w MUSC, jest dostępnym na rynku urządzeniem, które będzie używane wyłącznie jako narzędzie badawcze do dostarczania pasywnego izokinetycznego zgięcia / wyprostu kolana podczas TTDPM. Bieżnia instrumentalna, mata GAITRite, system przechwytywania ruchu i system MA300 EMG to dostępne na rynku urządzenia, które są używane przez badaczy MUSC w College of Health Professions do przeprowadzania szeroko zakrojonej analizy chodu osób z różnymi deficytami neurologicznymi. Analiza chodu jest przeprowadzana wyłącznie w celach badawczych i nie stanowi standardu opieki nad pacjentami poddawanymi operacji SCS.

Liczba przedmiotów:

Badacze proponują zbadanie 5 osób z CLBLP. Wcześniejsze badanie przeprowadzone przez Formento i wsp., 2018 przy użyciu SCS i testów proprioceptywnych, opublikowało błąd standardowy i 95% przedział ufności przy użyciu udanych i nieudanych prób próby SCS (p < 0,05 wśród parametrów LFTS i bez stymulacji, przy minimum 10 próbach na stymulację ustawienie.) Na tej podstawie badacze spodziewają się, że niewielka populacja będzie wykazywać podobną wariancję. Wielkość próbki badanej jest bezpośrednio porównywana z wielkością próbek z poprzednich badań potwierdzających słuszność koncepcji dotyczących SCS do pobierania próbek biomarkerów fizjologii rdzenia kręgowego. Zespół badawczy planuje zastosować dwukierunkowy model ANOVA z powtarzanymi pomiarami, aby zbadać różne różnice w typie stymulacji i parametrach kinematycznych. Porównanie post hoc zostanie wykonane przy użyciu korekty Tukeya.

Metody rekrutacji:

Podczas przedoperacyjnej wizyty pacjenta w klinice, PI zapyta potencjalnego uczestnika, czy chciałby dowiedzieć się więcej o badaniu. Jeśli tak, PI przedstawi badanie i zapyta, czy może odpowiedzieć na dalsze pytania dotyczące badania, zanim zaprosi asystenta lekarza PI (wymienionego jako członek zespołu badawczego). Jeśli nie, PI opuści pokój, a asystent lekarza PI przejrzy listę kontrolną wstępnej selekcji w celu ustalenia, czy badani mogą kwalifikować się do badania (żadne informacje uzyskane podczas wstępnej selekcji nie zostaną udokumentowane jako dane badawcze). Potencjalni uczestnicy zostaną poproszeni o potwierdzenie, że są w wieku od 18 do 80 lat, że zostali wcześniej zdiagnozowani przez specjalistę ds. przebyty nowotwór kręgosłupa, infekcja, malformacja tętniczo-żylna i/lub napromieniowanie kręgosłupa. Jeśli potencjalni uczestnicy odpowiedzą „nie” na jedno z dwóch pierwszych pytań lub „tak” na jedno z pozostałych pytań, zostaną uznani za niekwalifikujących się do badania.

Szczególna uwaga zostanie zwrócona na dobrą komunikację. Należy podkreślić, że udział w badaniu nie jest konieczny dla standardu opieki medycznej nad ich stanem. Podkreślone zostanie również, że badany może w każdej chwili wycofać się z badania.

Zarządzanie danymi:

Po zapytaniu potencjalnego uczestnika, czy chciałby dowiedzieć się więcej o badaniu, zostanie mu przydzielony identyfikator uczestnika. Identyfikatory uczestników będą nadawane kolejno. Badacze będą utrzymywać bazę danych, która dokładnie odzwierciedla wszystkie potencjalne tematy, do których zwrócono się w sprawie badania oraz wyniki oceny kwalifikowalności. W przypadku kwalifikujących się uczestników określone typy danych, które zostaną zebrane, obejmują: 1) analogowe lokalne potencjały pola z elektrod SCS, MEP, SSEP i EMG, 2) cyfrowe i analogowe sygnały wyjściowe z urządzenia do śródoperacyjnego neuromonitoringu IOMAX, 3) cyfrowe, opatrzone znacznikiem czasu dane dotyczące fizycznego przemieszczenia przechwycone z urządzenia Biodex, 3) cyfrowe, opatrzone znacznikiem czasu dane dotyczące pozycjonowania wytworzone przez oprogramowanie PhaseSpace, 5) dane wideograficzne oraz 6) wszelkie dostępne dane obrazowania (pliki dicom). Surowe dane pozostaną na posiadanych przez laboratorium maszynach do pozyskiwania danych z zaszyfrowanymi dyskami twardymi i będą przechowywane za zamkniętymi drzwiami, gdy nie będą bezpośrednio nadzorowane. Dane zostaną skopiowane ze wszystkich urządzeń do pozyskiwania danych należących do laboratorium i/lub serwerów danych należących do szpitala na chroniony hasłem serwer sieciowy dostępny z laboratorium pod numerem protokołu IRB i identyfikatorem uczestnika. Będzie to stanowiło główną kopię wszystkich danych dla laboratorium i będzie składało się z oddzielnie przechowywanych zakodowanych i możliwych do zidentyfikowania folderów. Celem zachowania kopii nieprzetworzonych danych jest sytuacja, w której serwer zostanie przerwany i konieczna będzie rekonstrukcja danych. Części danych zostaną skopiowane na urządzenia użytkowników końcowych (np. komputer stacjonarny, laptop itp.) w celu analizy danych, jednak skopiowana zostanie tylko część potrzebna do analizy. Każde urządzenie użytkownika końcowego, takie jak laptop, które fizycznie opuszcza laboratorium, zostanie zaszyfrowane za pomocą oprogramowania zatwierdzonego przez MUSC, które wykorzystuje algorytm szyfrowania AES w łańcuchu bloków szyfrowania lub w trybie XTS z kluczem 256-bitowym. Komputery stacjonarne używane do analiz, które nie opuszczają laboratorium i są przechowywane w zamkniętym laboratorium, nie będą szyfrowane. Wszystkie dane dotyczące gromadzenia danych i urządzeń użytkowników końcowych zostaną usunięte po zakończeniu badania. Żadne PHI nie będą przechowywane na żadnej maszynie do zbierania danych ani urządzeniu użytkownika końcowego. Łącząca baza danych zawierająca identyfikator uczestnika i identyfikatory podmiotu będzie utrzymywana w MUSC Box, niezależnie od danych badawczych. Identyfikatory podmiotu, które należy zebrać, obejmują imię i nazwisko, płeć, datę urodzenia, numer ubezpieczenia społecznego, numer dokumentacji medycznej, adres pocztowy i numery telefonów. Numery telefonów i numery dokumentacji medycznej są wymagane do około 7-dniowej rozmowy telefonicznej z pacjentami po wszczepieniu SCS. Dodatkowo, badacze będą gromadzić informacje dotyczące ciężkości choroby dla każdego pacjenta, w tym wyniki wizualnej skali analogowej (VAS), wspólną skalę bólu i wszelkie inne dostępne wyniki skali oceny. Środki te pomogą w skorelowaniu naszych danych fizjologicznych z ciężkością choroby dla każdego osobnika. Dane wideograficzne będą przechowywane w możliwym do zidentyfikowania folderze na chronionym hasłem serwerze sieciowym. Celem tych danych jest skorelowanie dynamiki ruchu z danymi fizjologicznymi. Wreszcie badacze będą zapisywać dane obrazowe na chronionym hasłem serwerze sieciowym w celu analizy i korelacji z zebranymi danymi fizjologicznymi. Tylko personel zatwierdzony przez IRB będzie miał dostęp do bazy danych linków. Formularze zgody będą przechowywane w zamkniętej szafce w zamkniętym laboratorium w budynku nauk klinicznych w MUSC.

Zagrożenia dla podmiotów:

Wszystkie procedury będą zgodne ze standardowymi wytycznymi dotyczącymi opieki. Personel badawczy skontaktuje się telefonicznie z każdym uczestnikiem około tydzień po zabiegu chirurgicznym i podczas około 30-dniowego powrotu, aby upewnić się, że uczestnicy nie mają żadnych problemów. Niemniej jednak badanie to nadal stwarza pewne zagrożenia, jak opisano w następujących sekcjach:

Powikłanie chirurgiczne

Ze względu na dodatkowe 15 minut do zabiegu, podłączenie końcówek łyżek poza polem operacyjnym oraz dodatkowy personel na sali, istnieje nieznacznie zwiększone ryzyko infekcji chirurgicznej. Dodatkowe ryzyko infekcji wynikające z protokołu badawczego nie zwiększa tego ryzyka powyżej 1-5% ogólnego historycznego ryzyka powikłań po zabiegu chirurgicznym SCS.

TTDPM

Podczas testowania zachowania propriocepcji kończyn dolnych badani mogą odczuwać dyskomfort z powodu mimowolnej aktywacji mięśni, która utrudnia ruch bierny. Aby ograniczyć to ryzyko, system Biodex jest wyposażony w wyzwalacz sterowany przez badanego, który natychmiast zatrzymuje bierny ruch dynamometru i może zostać aktywowany w dowolnym momencie, gdy pacjent odczuwa dyskomfort lub ból podczas testu.

Chodzenie po ziemi i na bieżni

Badani zostaną poproszeni o chodzenie po czułej na nacisk macie z wybraną przez siebie prędkością i po bieżni z wybraną przez siebie prędkością, przy czym w każdym scenariuszu badany ma górną uprząż piersiową, która jest przywiązana do sufitu w celu ochrony przed upadkiem. Pomimo wyżej wymienionych środków bezpieczeństwa nadal istnieje ryzyko utraty równowagi, upadku i potencjalnych obrażeń. Ryzyko dla pacjentów związane z tymi zadaniami nie przekracza ryzyka związanego z ogólnymi ustawieniami fizykoterapii i może powodować łagodne zmęczenie mięśni lub dyskomfort, który zwykle ustępuje w ciągu kilku dni. Badani będą mieli wystarczająco dużo czasu na odpoczynek i mogą mieć dodatkowy czas na odpoczynek w dowolnym momencie w okresach gromadzenia danych. Ponadto badani będą asystowani podczas dużych ruchów lub potencjalnych przeniesień na różne powierzchnie przez członka badania zatwierdzonego przez IRB.

Fotografia i wideofilmowanie

Uczestnicy będą nagrywani na wideo podczas wykonywania protokołów modulacji SCM i EMG w pozycji leżącej / chodzącej. Badacze będą również fotografować i/lub nagrywać na wideo wszelkie inne aspekty udziału badanego w badaniach, które pomogą badaczom skorelować stan badanego z EMG i danymi kinematycznymi. Nagrane filmy i zdjęcia mogą obejmować całą twarz, górną część ciała, ramiona i nogi. Fotografia i wideografia niosą ze sobą ryzyko utraty prywatności. Zdjęcia i filmy będą przechowywane na bezpiecznym serwerze. Tylko zatwierdzony personel badawczy będzie miał dostęp do tych plików.

Utrata poufności

Dodatkowe ryzyko obejmuje utratę poufności. Aby ograniczyć to ryzyko, powiązana baza danych zawierająca identyfikator uczestnika i identyfikatory podmiotu będzie prowadzona oddzielnie od danych badawczych na serwerze chronionym hasłem, a dostęp do bazy powiązań będzie miał wyłącznie personel zatwierdzony przez IRB.