使用智能技术检测和预防脑震荡损伤。
脑震荡是冲击力与头部之间不合时宜的相互作用导致头部(和大脑)移动过快的结果。 这个项目包括两个部分。
头部撞击的结果取决于头部和颈部的力和生物力学特性。 现代微机电系统 (MEMS) 头部撞击传感器仅测量外力的物理参数。 研究人员开发了一种增强了人工智能 (AI) 的下一代智能 MEMS 传感器,可以帮助定义个性化的震荡阈值。
研究人员传感器机器学习参与者头部和颈部的生物力学特性,并准确确定脑震荡损伤的可能性。 研究人员的首要目标是在足球运动员身上对传感器进行实地测试。
- 研究人员假设颈部僵硬的增加应该会降低脑震荡的风险。 研究人员开发了一种训练方案,其中涉及条件反应 (CR),以增加头部撞击事件期间的颈部僵硬,从而降低脑震荡风险。 研究人员还开发了监测颈部僵硬的技术。
智能传感器完全集成到训练方案中并监测颈部僵硬以验证训练的有效性。 第二个目标是优化和最终确定我们的训练方案,并对足球运动员进行实地测试。
研究概览
地位
详细说明
假设是,经过人工智能和机器学习强化的 MEMS 传感器可以将个性化的人为因素纳入考虑范围,并有助于定义脑震荡诊断的阈值,就像在精准医学中那样进行个性化诊断。 在实验室测试中,研究人员构建的原型智能传感器可以机器学习用户头部和颈部的生物力学特性,而无需使用该信息进行编程。 然后,它会根据用户的个性化阈值实时衡量影响的大小。 这些功能使智能传感器能够准确地确定给定个人遭受脑震荡伤害的可能性。
第一个目标是 (a) 将传感器优化并最终确定为可穿戴、现场测试就绪的原型,以及 (b) 对足球运动员进行现场测试,以检查传感器在设置个性化脑震荡阈值方面的准确性.
假设是颈部僵硬的动态增加应该会显着降低脑震荡的风险。 智能传感器完全集成到训练中,以监测颈部僵硬的增加并验证获得的 CR 在降低脑震荡风险方面的有效性。
因此,第二个目标是 (a) 优化和最终确定我们的训练方案,以及 (b) 对足球运动员进行实地测试。
长期目标是开发用于现场快速可靠的脑震荡风险评估以及预防和减轻脑震荡伤害的方法和技术。
程序
研究的第 1 部分:
研究信息将在正常时间由当地足球学院的蒙库尔博士和黄博士提供给家长和足球运动员(研究参与者)。 这将是一次约 1 小时的一次性会议,具体取决于问题。
研究人员提供的研究信息也将记录在视频中,以确保所有家长和足球运动员即使没有出席会议也能收到相同的信息。
根据纳入和排除标准,所有玩家都将有机会参与。
在父母和足球运动员充分了解研究及其参与要求后,当地足球学院的蒙库尔博士将与参与者和父母一起审查知情同意书和同意书。 所有参与者及其父母必须在参加之前参加信息会议或观看研究信息视频。 所有与研究相关的问题都将由 Dr. Moncure 或 Dr. Huang 回答。 完成 ICF 和同意将在研究信息会议之后进行,大约需要 30 分钟。
将举行一次培训课程,向所有当地足球学院的教练员展示传感器的工作原理以及传感器是如何固定在球员身上的。 之后,教练员会确保足球运动员在每次训练期间都能正确佩戴传感器。 该培训课程大约需要 30 分钟。
一旦参与者被注册,参与者就可以在当地足球学院的训练或踢足球期间开始佩戴传感器。 当球员在当地足球学院时,传感器将佩戴至少 4 周。 参与者在 4 周结束时完成了第 1 部分。 第 1 部分的目的是在避免脑震荡训练之前收集足球运动员的头部运动数据。
研究的第 2 部分:
参与者将随机化。 参与者将被随机分为 2 组——训练组和对照组。
将向培训师展示如何进行虚拟现实 (VR) 培训课程。 将向培训师展示头部撞击传感器系统的正确放置,以衡量参与者对培训的反应。
研究的第 1 部分完成后,参与者将被随机分配到受训组和对照组。 将考虑在受训组和对照组中获得最佳的年龄匹配和性别匹配。 两组都将展示如何使用虚拟现实护目镜。 在一到两周的 VR 训练期间,两组都将使用 VR 眼镜。 训练有素的组将有条件刺激(CS,对方球员接近的图像)和无条件刺激(US,教练用语音提示使脖子变硬)始终以一致的时间关系(例如,之间有 250 毫秒的延迟)传递CS 和美国),导致出现条件反应(颈部僵硬)。 Control组也会收到相同的CS和相同的US,但CS和US不会有一致的时序关系,因此不会导致出现任何CR。 这两组人还将佩戴我们的智能头部撞击传感器系统来测量他们对训练的反应。 这种安排的一个目的是为双盲分析提供一种途径。 第二个目的是为研究提供年龄和性别匹配的对照组。
CR 培训将在大约 10 天的时间内进行,每天 30 分钟(或大约一到两周)。 培训包括在训练区的当地足球学院佩戴 VR 护目镜和我们的智能头部撞击传感器系统(头部传感器和身体传感器)。 参与者将收到通常足球比赛的虚拟视觉刺激作为 CS。 参与者还将像美国一样收到轻微不愉快的听觉刺激(例如来自教练的刺激)。 训练将在当地的足球学院训练室进行,只有那些随机分配的参与者和他们的教练在场。
Control 组也会参加 VR 培训,但不会知道他们在 Control 组中。 所有数据都将保存在传感器和 VR 护目镜随附的软件中。
完成 CR 培训后,所有参与者在接下来的 4 周内在当地足球学院踢球时都将再次佩戴我们的智能传感器。
知情同意书和同意书将由本人亲自填写,原件将被收集并交给调查人员,两者的副本将提供给参与者。
所有其他数据将以电子方式收集。 传感器将数据直接发送给研究人员(黄志明)。
研究类型
注册 (预期的)
阶段
- 不适用
联系人和位置
学习联系方式
- 姓名:Kim Dyer, MSN
- 电话号码:816.404.1380
- 邮箱:kim.dyer@tmcmed.org
研究联系人备份
- 姓名:Chiming Huang, PhD
- 邮箱:HuangC@umkc.edu
参与标准
资格标准
适合学习的年龄
接受健康志愿者
有资格学习的性别
描述
纳入标准:
- 当地足球学院足球运动员,7-17 岁,
- 同意参加研究,(签署同意书),
- 家长同意孩子参加学习(签署同意书)
排除标准:
- 任何不同意参加的个人,
- 任何父母不同意让他们的孩子参加的人,
- 无法或不愿佩戴传感器的个人
学习计划
研究是如何设计的?
设计细节
- 主要用途:放映
- 分配:随机化
- 介入模型:并行分配
- 屏蔽:单身的
武器和干预
参与者组/臂 |
干预/治疗 |
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有源比较器:训练有素
两组都将展示如何使用虚拟现实护目镜。 训练有素的组将有条件刺激(CS,对方球员接近的图像)和无条件刺激(US,教练用语音提示使脖子变硬)始终以一致的时间关系(例如,之间有 250 毫秒的延迟)传递CS 和美国),导致出现条件反应(颈部僵硬)。 这两组人还将佩戴我们的智能头部撞击传感器系统来测量他们对训练的反应。 |
两组都将佩戴我们的智能头部撞击传感器系统(MEMS 头部撞击传感器)来测量他们对训练的反应。
训练有素的组将有条件刺激(CS,对方球员接近的图像)和无条件刺激(US,教练用语音提示使脖子变硬)始终以一致的时间关系(例如,之间有 250 毫秒的延迟)传递CS 和美国),导致出现条件反应(颈部僵硬)。
其他名称:
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有源比较器:控制
两组都将展示如何使用虚拟现实护目镜。
Control组也会收到相同的CS和相同的US,但CS和US不会有一致的时序关系,因此不会导致出现任何CR。
这两组人还将佩戴我们的智能头部撞击传感器系统来测量他们对训练的反应。
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两组都将佩戴我们的智能头部撞击传感器系统(MEMS 头部撞击传感器)来测量他们对训练的反应。
Control 组也将收到与受训组相同的 CS 和相同的 US,但 CS 和 US 将不具有一致的时间关系,因此不会导致任何 CR 出现。
其他名称:
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研究衡量的是什么?
主要结果指标
结果测量 |
措施说明 |
大体时间 |
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检查我们的传感器在设置个性化脑震荡阈值方面的准确性。
大体时间:3个月
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我们的目标是从男性和女性人类受试者中获取头部撞击事件或头部运动的数据。
测量工具的名称是加速度计或惯性测量单元(IMU)。
一个这样的例子是由 Athlete Intelligence(西雅图,华盛顿州)销售的矢量护齿传感器。
我们也从事这项技术的开发。
我们将评估的这些数据包括头部角速度和加速度。
处理和评估此类数据后,我们可以使用我们的机器学习算法查询数据,以获得关于假定脑震荡阈值的数据。
此类查询的结果将告诉我们震荡阈值是否可能具有特定性别的组成部分。
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3个月
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使用虚拟现实护目镜监测 2 组参与者的颈部僵硬(受过训练与控制)。
大体时间:3个月
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我们的目标是监测 2 组参与者的颈部僵硬。
测量工具的名称是加速度计或惯性测量单元(IMU)。
一个这样的例子是由 Athlete Intelligence(西雅图,华盛顿州)销售的矢量护齿传感器。
我们也从事这项技术的开发。
更具体地说,如果将一对这样的传感器固定在人体上,我们可以根据这对传感器的输出(头部角速度和加速度)进行评估、比较和计算,并确定这对传感器输出之间的相对差异。
包括颈部僵硬在内的僵硬测量值与上述差异的量成反比。
因此,这种比较和计算的结果将告诉我们是否可以通过使用虚拟现实护目镜进行训练来改善颈部僵硬。
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3个月
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优化并完成我们的培训协议
大体时间:5个月
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我们的目标是训练人类受试者在撞击前使颈部僵硬。
影响将在虚拟现实中传递,这样人类主体就不会受到真正的影响。
尽管如此,训练参与者在“感知”虚拟现实中的影响时仍会获得颈部僵硬的反射。
作为调查人员,我们将按照之前对评论 2 的回复中所述监测颈部僵硬的数据。此类监测的一个目标是让我们优化详细的训练方案。
和前面的评论 1 和 2 一样,测量工具的名称是加速度计或惯性测量单元 (IMU)。
预期的结果是,在两组人类受试者中(如评论 2 中所述,训练组与对照组),与对照组相比,训练组在受到冲击时颈部僵硬会显着增加。
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5个月
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合作者和调查者
研究记录日期
研究主要日期
学习开始 (预期的)
初级完成 (预期的)
研究完成 (预期的)
研究注册日期
首次提交
首先提交符合 QC 标准的
首次发布 (实际的)
研究记录更新
最后更新发布 (实际的)
上次提交的符合 QC 标准的更新
最后验证
更多信息
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