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Wireless EMG-Based Monitoring of Paraspinal Muscle Activation in Adolescent Idiopathic Scoliosis (AIS-EMG)

27 de julho de 2026 atualizado por: Ertugrul Deniz Kose

Design of a Wireless and Non-Invasive EMG-Based Embedded Measurement System for Monitoring Muscle Activation Asymmetries in Scoliosis

This study aims to develop and evaluate a wireless, non-invasive, embedded electromyography (EMG) system for monitoring paraspinal muscle activation asymmetries in adolescents with idiopathic scoliosis. Surface EMG electrodes will be placed bilaterally around the apical vertebra of the spinal curve to record muscle activity during static (seated) and dynamic (trunk extension) tasks. Measurements will be taken longitudinally over the course of physiotherapy treatment to evaluate whether the recorded muscle activity patterns can serve as an objective, non-invasive indicator of treatment response, potentially reducing reliance on repeated radiographic (X-ray) follow-up.

Visão geral do estudo

Status

Ainda não está recrutando

Descrição detalhada

Adolescent idiopathic scoliosis (AIS) is a three-dimensional spinal deformity typically diagnosed and monitored through radiographic assessment of the Cobb angle. While imaging remains the clinical gold standard, it involves radiation exposure and is typically performed at limited intervals, making it less suitable for frequent, short-term monitoring of treatment response. Prior research has shown that paraspinal muscle activation asymmetries - particularly increased convex-side activation near the apex of the curve - are consistently observed in AIS and may serve as early, objective markers of curve progression and treatment response, as demonstrated in prospective cohort and machine-learning-based studies.

This study will use a custom-developed, low-power, wireless, embedded surface EMG (sEMG) measurement system, consisting of skin-surface EMG electrodes, an analog front-end (AFE) for signal conditioning and digitization, and a microcontroller-based wireless communication module. EMG signals will be sampled at a minimum of 1000 Hz using a differential (bipolar) electrode configuration to minimize noise and common-mode interference.

Electrodes will be placed bilaterally on the paraspinal muscles at the level of the apical vertebra of the major spinal curve, approximately 3 cm lateral to the spinous process, oriented parallel to the muscle fibers. Standard skin preparation procedures (shaving, alcohol cleaning) will be used to reduce skin impedance prior to electrode placement.

EMG recordings will be performed under two task conditions: a static task, in which participants sit upright with hips and knees flexed at 90°, arms at their sides, and feet on the floor; and a dynamic task, in which participants perform active trunk extension in the prone position for a defined number of repetitions. These tasks are designed to capture both static postural and dynamic movement-related muscle activation patterns.

Recorded EMG signals will be processed to calculate root mean square (RMS) and mean absolute value (MAV) parameters, with frequency-domain (FFT) analysis performed as needed. Convex- and concave-side RMS values at each vertebral level will be used to derive muscle activation ratios and asymmetry indices. Measurements will be repeated at different time points over the course of physiotherapy treatment to evaluate longitudinal changes in muscle activation patterns, and associations between EMG-based indices and clinical treatment outcomes will be examined using appropriate statistical methods.

The study is being conducted in two phases: an initial technical validation phase, in which system performance is verified using commercial EMG sensor evaluation boards and microcontroller-based development platforms; and a subsequent phase in which a custom-designed wireless sEMG system (incorporating a proprietary analog front-end and embedded control unit) is evaluated for feasibility and usability in monitoring muscle activation patterns in scoliosis patients during physiotherapy. Only the human-subjects (clinical) component of this work is registered here; the underlying hardware/firmware engineering and bench validation are not within the scope of this trial record.

Tipo de estudo

Intervencional

Inscrição (Estimado)

100

Estágio

  • Não aplicável

Contactos e Locais

Esta seção fornece os detalhes de contato para aqueles que conduzem o estudo e informações sobre onde este estudo está sendo realizado.

Contato de estudo

Locais de estudo

    • Amasya
      • Amasya, Amasya, Turquia (Türkiye), 05100
        • Amasya University
        • Subinvestigador:
          • Ertuğrul Deniz Köse, Ph.D
        • Contato:
        • Investigador principal:
          • Alpaslan Ersöz, Ph.D
        • Subinvestigador:
          • Eylem Küçük, Ph.D

Critérios de participação

Os pesquisadores procuram pessoas que se encaixem em uma determinada descrição, chamada de critérios de elegibilidade. Alguns exemplos desses critérios são a condição geral de saúde de uma pessoa ou tratamentos anteriores.

Critérios de elegibilidade

Idades elegíveis para estudo

  • Filho
  • Adulto

Aceita Voluntários Saudáveis

Não

Descrição

Inclusion Criteria:

  • Diagnosed with adolescent idiopathic scoliosis
  • Cobb angle between 10° and 25°
  • No prior surgical or conservative treatment for scoliosis

Exclusion Criteria:

  • Neurological disease
  • Significant concomitant orthopedic problems
  • Back pain severe enough to interfere with the measurement process

Plano de estudo

Esta seção fornece detalhes do plano de estudo, incluindo como o estudo é projetado e o que o estudo está medindo.

Como o estudo é projetado?

Detalhes do projeto

  • Finalidade Principal: Diagnóstico
  • Alocação: N / D
  • Modelo Intervencional: Atribuição de grupo único
  • Mascaramento: Nenhum (rótulo aberto)

Armas e Intervenções

Grupo de Participantes / Braço
Intervenção / Tratamento
Experimental: Experimental: Wireless EMG Monitoring
All enrolled participants (adolescents with idiopathic scoliosis, Cobb angle 10°-25°) will undergo surface EMG monitoring using the study's custom-developed wireless, embedded measurement system. Bilateral paraspinal EMG recordings will be obtained at the level of the apical vertebra during standardized static (seated) and dynamic (prone trunk extension) tasks. Measurements will be repeated at multiple time points over the course of each participant's physiotherapy treatment to longitudinally assess muscle activation asymmetry.
A custom-developed, low-power, wireless, non-invasive surface EMG system consisting of skin-surface electrodes, an analog front-end (AFE) for signal conditioning and digitization, and a microcontroller-based wireless communication module. Electrodes are placed bilaterally on the paraspinal muscles at the apical vertebra level, approximately 3 cm lateral to the spinous process. EMG signals are sampled at ≥1000 Hz using a differential (bipolar) configuration and analyzed for root mean square (RMS), mean absolute value (MAV), and frequency-domain (FFT) parameters to quantify muscle activation asymmetry between the convex and concave sides of the spinal curve.

O que o estudo está medindo?

Medidas de resultados primários

Medida de resultado
Descrição da medida
Prazo
Change in Paraspinal Muscle Activation Asymmetry Index
Prazo: Baseline and through study completion, an average of 1 year
An asymmetry index will be calculated from bilateral surface EMG RMS (root mean square) values recorded at the apical vertebra level during static and dynamic tasks, comparing convex- and concave-side paraspinal muscle activation. Change in this index over the course of treatment will be evaluated.
Baseline and through study completion, an average of 1 year

Medidas de resultados secundários

Medida de resultado
Descrição da medida
Prazo
Correlation Between EMG-Based Muscle Activation Asymmetry Index and Clinical Treatment Outcome (Cobb Angle Change)
Prazo: Baseline and through study completion, an average of 1 year
The relationship between change in EMG-derived muscle activation asymmetry and change in Cobb angle (measured via standard clinical radiography) will be evaluated using appropriate correlation analysis.
Baseline and through study completion, an average of 1 year
Device Signal Acquisition Success Rate
Prazo: through study completion, an average of 1 year
The proportion of EMG recording sessions in which signal quality meets predefined criteria for analysis (e.g., acceptable signal-to-noise ratio, no excessive artifact), assessing the technical feasibility of the wireless embedded measurement system in a clinical setting.
through study completion, an average of 1 year

Colaboradores e Investigadores

É aqui que você encontrará pessoas e organizações envolvidas com este estudo.

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Publicações e links úteis

A pessoa responsável por inserir informações sobre o estudo fornece voluntariamente essas publicações. Estes podem ser sobre qualquer coisa relacionada ao estudo.

Datas de registro do estudo

Essas datas acompanham o progresso do registro do estudo e os envios de resumo dos resultados para ClinicalTrials.gov. Os registros do estudo e os resultados relatados são revisados ​​pela National Library of Medicine (NLM) para garantir que atendam aos padrões específicos de controle de qualidade antes de serem publicados no site público.

Datas Principais do Estudo

Início do estudo (Estimado)

1 de setembro de 2026

Conclusão Primária (Estimado)

31 de agosto de 2027

Conclusão do estudo (Estimado)

31 de agosto de 2028

Datas de inscrição no estudo

Enviado pela primeira vez

22 de julho de 2026

Enviado pela primeira vez que atendeu aos critérios de CQ

27 de julho de 2026

Primeira postagem (Real)

31 de julho de 2026

Atualizações de registro de estudo

Última Atualização Postada (Real)

31 de julho de 2026

Última atualização enviada que atendeu aos critérios de controle de qualidade

27 de julho de 2026

Última verificação

1 de julho de 2026

Mais Informações

Termos relacionados a este estudo

Plano para dados de participantes individuais (IPD)

Planeja compartilhar dados de participantes individuais (IPD)?

NÃO

Descrição do plano IPD

Individual participant data will not be shared. EMG recordings, clinical assessment data (including Cobb angle measurements), and other study data will be stored securely and will be accessible only to the research team. Personal identifying information will be kept separate from the analysis dataset. Study findings will be reported in aggregate form in scientific publications, without disclosing any individual participant's identity or raw data.

Informações sobre medicamentos e dispositivos, documentos de estudo

Estuda um medicamento regulamentado pela FDA dos EUA

Não

Estuda um produto de dispositivo regulamentado pela FDA dos EUA

Não

Essas informações foram obtidas diretamente do site clinicaltrials.gov sem nenhuma alteração. Se você tiver alguma solicitação para alterar, remover ou atualizar os detalhes do seu estudo, entre em contato com register@clinicaltrials.gov. Assim que uma alteração for implementada em clinicaltrials.gov, ela também será atualizada automaticamente em nosso site .

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