Effekt av epidural stimulering på muskelaktivering och sensorisk perception

Definitioner och nomenklatur:

Ryggmärgsstimulering (SCS) kommer att utföras med hjälp av en 32-elektroders paddeluppsättning implanterad i det dorsala epidurala utrymmet längs ryggmärgens thoracolumbar-region. Arrayen kommer att drivas av en multipel oberoende strömstyrd (MICC) implanterbar pulsgenerator (IPG) ansluten till paddeln enligt standardvårdsprocedurer för SCS-implantation. Dessutom, enligt standarden för vård, kommer motorisk framkallad potential (MEP), somatosensorisk framkallad potential (SSEP) och elektromyografi (EMG) att utföras via det intraoperativa neuroövervakningssystemet IOMAX. SCS-systemet kommer att placeras för kliniska ändamål, d.v.s. behandling av kronisk smärta, dock kommer utredarna att samla in data vid olika punkter under placeringen. Studieprocedurerna kommer att lägga till 15 minuter till operationen. MUSC:s Locomotion Rehabilitation Laboratory - beläget vid College of Health Professions Building C - rymmer en Biodex Pro System 4 isokinetisk/isometrisk dynamometer. Biodex kommer att standardisera tillämpningen av passiv isokinetisk knäflexion/extensionsförsök på varje blindad individ för proprioceptiva undersökningar, vilket kommer att kallas tröskel för att upptäcka passiv rörelse (TTDPM) under resten av detta dokument. Slutligen, MUSC:s Locomotor Energetics and Assessment Laboratory - också beläget vid College of Health Professions Building C - inrymmer ett instrumentellt löpband med dubbla bälten som ligger i samma plan som golvet och kommer att användas under alla gångevenemang. Laboratoriet har också ett motion capture-system med 12 kameror som använder aktiva infraröda LED-spårare för att spåra kinematisk positioneringsdata och kommer att användas under alla promenader. Ett annat verktyg som erbjuds av labbet är ett 16-kanals EMG-system som använder ytelektroder för att upptäcka målmuskelaktivitet och som även kommer att användas under alla promenader. Totalt förväntas studiens totala varaktighet vara cirka 30 dagar.

Enhetens användning:

Den epidurala stimulatorn och IPG är FDA-godkända, kommersiellt tillgängliga enheter designade för att behandla kronisk smärta i rygg och nedre extremiteter och kommer att användas för deras avsedda kliniska syfte - elektrisk stimulering av ryggpelarens fibrer för att lindra smärtuppfattningen. Forskningsanvändningen av denna enhet, som kommer att lägga till cirka 15 minuter till operationen, involverar inspelning/stimulering från enheten under standardvårdsprotokollet för intraoperativ neuroövervakning. Oavsett studiedeltagande kommer stimulatorpaddeln och IPG att implanteras enligt standarden för vård för den förplanerade SCS-operationen. Det intraoperativa neuroövervakningssystemet IOMAX, utrustning som ägs av MUSC och drivs av MUSCs neurofysiologipersonal, är en kommersiellt tillgänglig enhet som används under kirurgiska ingrepp i ryggraden som standard, såsom SCS-implantation. Oavsett studiedeltagande kommer intraoperativ neuromonitorering via IOMAX att ske enligt vårdstandard för den förplanerade SCS-operationen. Följande enheter används endast för forskningsändamål. Biodex Pro System 4, som används regelbundet av fysiska rehabiliteringsforskare här på MUSC, är en kommersiellt tillgänglig enhet som endast kommer att användas som ett forskningsverktyg för att leverera passiv isokinetisk knäflexion/extension under TTDPM. Instrumentellt löpband, GAITRite-mattan, motion capture-systemet och MA300 EMG-systemet är alla kommersiellt tillgängliga enheter som används av MUSC-forskare vid College of Health Professions för att utföra omfattande gånganalys hos personer med olika neurologiska underskott. Ganganalys utförs endast i forskningssyfte och är inte standardvård för patienter som genomgår SCS-operation.

Antal ämnen:

Utredarna föreslår att man studerar 5 individer med CLBLP. En tidigare studie utförd av Formento et al, 2018 med användning av SCS och proprioceptiva tester publicerade ett standardfel och 95 % konfidensintervall med framgångsrika och misslyckade SCS-försök (p < 0,05 bland LFTS-parametrar och ingen stimulering, med ett minimum av 10 försök per stimulering miljö.) Baserat på detta förväntar sig utredarna att en liten population kommer att uppvisa liknande varians. Ämnets provstorlek är i direkt jämförelse med urvalsstorlekar från tidigare proof of concept-studier angående SCS för ryggmärgsfysiologisk biomarkörprovtagning. Forskargruppen planerar att använda en tvåvägs ANOVA-modell för upprepade åtgärder för att undersöka de varierande skillnaderna i stimuleringstyp och kinematiska parametrar. En post hoc-jämförelse kommer att göras med hjälp av en Tukey-justering.

Rekryteringsmetoder:

Under försökspersonens preoperativa klinikbesök kommer PI att fråga den potentiella deltagaren om de vill veta mer om studien. Om så är fallet kommer PI att introducera studien och fråga om han kan svara på ytterligare frågor om studien innan han bjuder in PI:s läkarassistent (anges som en studiegruppsmedlem). Om inte, kommer PI att lämna rummet och PI:s läkarassistent kommer att granska en checklista för förundersökning för att avgöra om försökspersoner kan vara berättigade till studien (ingen information som erhållits under förundersökningen kommer att dokumenteras som forskningsdata). Potentiella deltagare kommer att uppmanas att bekräfta att de är mellan 18 och 80 år, att de tidigare har diagnostiserats med CLBLP av en smärtspecialist, om de känner att de inte kan ge forskningssamtycke fysiskt och/eller kognitivt, och om de har någon tidigare anamnes på spinal neoplasm, infektion, arteriovenös missbildning och/eller strålning mot ryggraden. Om potentiella deltagare svarar nej på någon av de två första frågorna eller ja på någon av de återstående frågorna, kommer de att anses vara olämpliga för studien.

Noggrann uppmärksamhet kommer att läggas på god kommunikation. Det kommer att betonas att deltagande i studien inte är nödvändigt för medicinsk behandling av standardvård för deras tillstånd. Det kommer också att betonas att försökspersonen kan avbryta studien när som helst.

Datahantering:

När en potentiell deltagare tillfrågas om de vill veta mer om studien kommer de att tilldelas ett deltagar-ID. Deltagar-ID:n kommer att tilldelas i följd. Utredarna kommer att upprätthålla en databas som korrekt återspeglar alla potentiella ämnen som kontaktades angående studien och resultaten av utvärderingen av behörighet. För berättigade försökspersoner inkluderar de specifika typerna av data som kommer att samlas in: 1) analoga lokala fältpotentialer från SCS-, MEP-, SSEP- och EMG-elektroderna, 2) digitala och analoga utsignaler från den intraoperativa neuroövervakningsenheten IOMAX, 3) digitala, tidsstämplade, fysiska förskjutningsdata hämtade från Biodex-maskinen, 3) digitala, tidsstämplade, positioneringsdata producerade av PhaseSpace-mjukvaran, 5) videodata och 6) alla tillgängliga bilddata (dicom-filer). Rådata kommer att finnas kvar på labbägda datainsamlingsmaskiner med krypterade hårddiskar och lagras bakom en låst dörr när de inte övervakas direkt. Data kommer att kopieras från alla labbägda datainsamlingsmaskiner och/eller sjukhusägda dataservrar till en lösenordsskyddad nätverksserver som är tillgänglig från labbet under IRB-protokollnumret och deltagar-ID. Detta kommer att utgöra huvudkopian av all data för labbet och kommer att bestå av separat lagrade kodade och identifierbara mappar. Syftet med att behålla en kopia av rådata är om servern skulle avbrytas och det är nödvändigt att rekonstruera data. Delar av data kommer att kopieras till slutanvändarenheter (t.ex. stationära, bärbara, etc.) för dataanalys, men endast den del som behövs för analys kommer att kopieras. Varje slutanvändarenhet som en bärbar dator som fysiskt lämnar labbet kommer att krypteras med MUSC-godkänd programvara som använder AES-krypteringsalgoritmen i chifferblockkedjning eller XTS-läge med en 256-bitars nyckel. Stationära maskiner som används för analys som inte lämnar labbet och som förvaras i ett låst laboratorium kommer inte att krypteras. All data om datainsamling och slutanvändarenheter kommer att raderas i slutet av studien. Ingen PHI kommer att lagras på någon datainsamlingsmaskin eller slutanvändarenhet. En länkningsdatabas som associerar deltagar-ID och ämnesidentifierare kommer att upprätthållas på MUSC Box, separat från forskningsdata. Ämnesidentifierare som ska samlas in inkluderar för- och efternamn, kön, födelsedatum, personnummer, journalnummer, postadress och telefonnummer. Telefon- och journalnummer krävs för ett ungefärligt 7-dagars telefonsamtal till försökspersoner efter SCS-implantation. Dessutom kommer utredarna att samla in information om sjukdomens svårighetsgrad för varje individ, inklusive Visual Analog Scale (VAS)-poäng, en vanlig smärtskala och alla andra tillgängliga betygsskalapoäng. Dessa åtgärder kommer att hjälpa till att korrelera våra fysiologiska data med sjukdomens svårighetsgrad för varje individ. Videodata kommer att lagras i den identifierbara mappen på den lösenordsskyddade nätverksservern. Syftet med dessa data är att korrelera rörelsedynamik med fysiologiska data. Slutligen kommer utredarna att spara bilddata på en lösenordsskyddad nätverksserver för att analysera och korrelera med de insamlade fysiologiska data. Endast IRB-godkänd personal kommer att ha tillgång till länkdatabasen. Samtyckesformulär kommer att förvaras i ett låst skåp i ett låst laboratorium i Clinical Sciences Building vid MUSC.

Risker för ämnen:

Alla procedurer kommer att följa riktlinjerna för standardvård. Forskningspersonal kommer att följa upp varje deltagare per telefon ungefär en vecka efter det kirurgiska ingreppet, och under den ungefärliga 30-dagars återkomsten, för att säkerställa att deltagarna inte har några problem. Ändå utgör denna studie fortfarande vissa risker som beskrivs i följande avsnitt:

Kirurgisk komplikation

På grund av de 15 extra minuterna som lagts till operationen, anslutning av paddelterminalerna utanför operationsfältet och extra personal i rummet finns en något ökad risk för operationsinfektion. Den extra risken för infektion på grund av forskningsprotokollet ökar inte denna risk utöver den 1-5 % totala historiska risken för komplikationer från det kirurgiska ingreppet i SCS.

TTDPM

Under testning av proprioceptionsretention i de nedre extremiteterna kan försökspersoner stöta på obehag på grund av icke-avsiktlig muskelaktivering som hindrar passiv rörelse. För att mildra denna risk har Biodex-systemet en ämneskontrollerad trigger som omedelbart stoppar dynamometerns passiva rörelse och kan aktiveras när som helst en patient upplever obehag av smärta under testet.

Overground och löpbandsvandring

Försökspersonerna kommer att uppmanas att gå på en tryckkänslig matta vid självvalda gånghastigheter och på ett löpband vid självvalda gånghastigheter med varje scenario med försökspersonen i en övre bröstkorgssäkerhetssele som är bunden i taket för fallskydd. Trots ovannämnda säkerhetsåtgärder finns det fortfarande en risk för förlust av balans, fall och potentiella skador. Risken för försökspersoner genom dessa uppgifter överstiger inte riskerna i samband med allmänna fysioterapiinställningar och kan resultera i lätt muskeltrötthet eller obehag som vanligtvis avtar inom några dagar. Försökspersonerna kommer att ges gott om vilotid och kan ha ytterligare vilotid när som helst under datainsamlingsperioderna. Vidare kommer försökspersonerna att assisteras under stora rörelser eller vid potentiella överföringar över olika ytor av en IRB-godkänd studiemedlem.

Fotografi och video

Försökspersoner kommer att videofilmas under utförandet av liggande/gående SCM- och EMG-moduleringsprotokoll. Utredarna kommer också att fotografera och/eller filma alla andra aspekter av försökspersonens forskningsdeltagande som hjälper utredarna att korrelera försökspersonens tillstånd med EMG och kinematisk data. De inspelade videorna och fotona kan inkludera hela ansiktet, överkroppen, armarna och benen. Fotografering och videofotografering medför en risk för förlust av integritet. Foton och videor kommer att lagras på en säker server. Endast godkänd studiepersonal kommer att ha tillgång till dessa filer.

Förlust av konfidentialitet

Ytterligare risker inkluderar förlust av konfidentialitet. För att minska denna risk kommer en länkningsdatabas som associerar deltagar-ID och ämnesidentifierare att upprätthållas separat från forskningsdata på en lösenordsskyddad server och endast IRB-godkänd personal kommer att ha tillgång till länkdatabasen.