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出境医 / 临床实验 / bomi肌肉控制

bomi肌肉控制

研究描述
简要摘要:
脊髓损伤(SCI),中风和其他神经退行性疾病的人可以遵循两种途径,以恢复独立性和生活质量。一种是通过临床干预措施,包括治疗锻炼。另一个由辅助技术(例如轮椅或机器人系统)提供。在这项研究中,我们通过开发新一代的身体机器接口(BOMI)来将这两条路径结合在单个框架中,从而支持辅助和康复目标。特别是,我们通过在BOMI运行中包括运动和肌肉活动信号的组合来重点恢复肌肉控制。

病情或疾病 干预/治疗阶段
脊髓损伤宫颈卒中设备:运动和EMG控制不适用

详细说明:

当患有影响中枢神经系统的疾病(例如脊髓损伤(SCI),中风或神经退行性疾病)时,可以使用两种途径来恢复独立性和生活质量。一种方法是通过临床干预措施,包括治疗锻炼,通常与药理学剂结合使用。另一个由辅助技术(例如轮椅或机器人系统)提供。这两种方法具有冲突的特征。虽然康复运动挑战患者使用其肌肉骨骼仪器中受影响最大的部位,但辅助技术通常旨在绕过残疾。这导致了不同的研究领域。在这两个领域,我们计划在调查人员的研究中解决三个主要差距:

  1. 高昂的技术成本和有限的可用医院康复;
  2. 当前可用的辅助技术(例如头部开关和sip和puff设备)缺乏适应能力,这些技术要求用户克服艰苦的学习障碍
  3. 评估治疗有效性的标准不足,常见技术仍然依赖于考虑到当前生物医学科学和技术状态的主观方法。

我们将通过开发新一代的身体机器接口(BOMI)来解决所有这些问题,以支持辅助和康复目标。 BMI将将用户的运动信号和肌肉活动转化为辅助设备和计算机系统的控制信号。将通过机器学习技术集成表面肌电图(EMG)和运动记录(IMU)的最先进的系统,以促进感觉运动学习,同时提供促进或减少目标肌肉使用的手段。将通过将标准功能(作为手动肌肉测试)与EMG分析和非侵入性磁脑刺激(TMS)(TMS)(Magstim 200 Bistim,英国Whitland,英国)组合为手动肌肉测试的标准度量来开发新的全面评估技术。该开发将以三个特定目标组织。

目标1:开发BMI,以整合肌肉活动和运动信号,以进行操作外部设备并进行康复练习。 EMG信号源自上半身的多个肌肉(例如三角肌,胸肌,斜方肌,三头肌等)将与运动信号集成,以生成外部设备的控制信号(例如,在计算机监视器上或速度或速度上的光标坐标并指示挥动轮椅)。线性(PCA)和非线性图(自动编码器网络)都将被探讨,尽管当前的初步证据表明非线性自动编码器(AE)可能会更好地促进用户学习1。

目标2:在游戏和功能任务的实践中,可以定位和调节特定肌肉和肌肉协同作用的募集。为了增强或减少肌肉或协同作用,将根据测量的肌肉活性与所需水平的偏差进行调节。该方法的有效性将在训练后的不同时间进行测试,无论是通过跟踪运动和EMG活动在选定的日常生活活动(ADL)(ADL)的过程中,并评估非侵入性脑刺激引起的肌肉反应的评估。

目标3:通过促进患者和治疗师的功能访问其功能,并通过对Dayhehabtm环境中的摄取进行观察性研究来促进BOMI的采用。雪莉·瑞安(Shirley Ryan)能力实验室建立了一个独特的环境,其中脊髓受伤和中风门诊病人与研究人员非常接近日常康复运动。我们将抓住这个机会在临床疗法的背景下引入BOMI,从而可以直接评估治疗师和客户接受。

学习规划
研究信息的布局表
研究类型介入(临床试验)
估计入学人数 60名参与者
分配:随机
干预模型:并行分配
掩蔽:单人(参与者)
主要意图:其他
官方标题:用于恢复肌肉控制的身体机器界面
实际学习开始日期 2020年1月20日
估计初级完成日期 2024年8月
估计 学习完成日期 2024年8月
武器和干预措施
手臂 干预/治疗
实验:科学设备:运动和EMG控制

我们将考虑两种整合动作和EMG信号的方法:

  1. 直接方法。从潜在EMG空间中提取的信号将直接有助于控制外部设备。我们将通过两种方式整合EMG和IMU。在第一种情况下,EMG和IMU将在控件中给予可变的重量。在第二种情况下(扰动方法),正在进行的肌肉模式与所需策略的距离将以辅助形式调节从身体到光标运动的映射(即光标向目标移动更快)或电阻(即光标减慢)对光标运动的影响。
  2. 间接方法。 EMG提取的信号将调节提供给学习者的反馈,以惩罚与所需的肌肉模式的偏差。当通过冗余提供多种进行运动的方式(即,与任务需求相比,肌肉的多样性)时,大脑会选择最大程度地减少噪声和不确定性的解决方案。

实验:中风设备:运动和EMG控制

我们将考虑两种整合动作和EMG信号的方法:

  1. 直接方法。从潜在EMG空间中提取的信号将直接有助于控制外部设备。我们将通过两种方式整合EMG和IMU。在第一种情况下,EMG和IMU将在控件中给予可变的重量。在第二种情况下(扰动方法),正在进行的肌肉模式与所需策略的距离将以辅助形式调节从身体到光标运动的映射(即光标向目标移动更快)或电阻(即光标减慢)对光标运动的影响。
  2. 间接方法。 EMG提取的信号将调节提供给学习者的反馈,以惩罚与所需的肌肉模式的偏差。当通过冗余提供多种进行运动的方式(即,与任务需求相比,肌肉的多样性)时,大脑会选择最大程度地减少噪声和不确定性的解决方案。

实验:未损坏设备:运动和EMG控制

我们将考虑两种整合动作和EMG信号的方法:

  1. 直接方法。从潜在EMG空间中提取的信号将直接有助于控制外部设备。我们将通过两种方式整合EMG和IMU。在第一种情况下,EMG和IMU将在控件中给予可变的重量。在第二种情况下(扰动方法),正在进行的肌肉模式与所需策略的距离将以辅助形式调节从身体到光标运动的映射(即光标向目标移动更快)或电阻(即光标减慢)对光标运动的影响。
  2. 间接方法。 EMG提取的信号将调节提供给学习者的反馈,以惩罚与所需的肌肉模式的偏差。当通过冗余提供多种进行运动的方式(即,与任务需求相比,肌肉的多样性)时,大脑会选择最大程度地减少噪声和不确定性的解决方案。

结果措施
主要结果指标
  1. 时间[时间范围:在干预期间]
    改变任务完成的时间


次要结果度量
  1. 肌肉活动[时间范围:基线,在过程中,在1周的随访中]
    靶向肌肉的EMG活性

  2. Cortico脊柱连通性[时间范围:基线,干预后立即进行1周随访]
    TMS刺激M1后,运动诱发的电位


资格标准
有资格信息的布局表
符合研究资格的年龄: 16年至65岁(儿童,成人,老年人)
有资格学习的男女:全部
接受健康的志愿者:是的
标准
  1. 未受伤的人

    纳入标准:

    • 18岁及以上。
    • 能够遵循简单命令并回答问题。

    SCI参与者的排除标准:

    •不符合纳入标准。

  2. 患有科幻的人

    纳入标准:

    • 年龄16-65岁
    • 在C3-6水平上受伤,(亚洲A)或不完整(亚洲B和C)。
    • 能够遵循简单命令
    • 能够说话或回答问题

    排除标准:

    • 存在震颤,痉挛和其他重要的非自愿运动
    • 认知障碍
    • 视觉空间方向的不足
    • 并发压疮或尿路感染
    • 其他不受控制的感染,并发性心血管疾病
    • 坐式耐受少于一小时
    • 严重的听力或视觉缺陷
    • 未经通知的没有六个以上的约会
    • 无法遵守协议中的任何过程
    • 无法提供知情同意
  3. 中风幸存者:

纳入标准:

  • 最近的中风(从CVA到3到12个月的慢性急性到早期慢性)
  • 年龄小于75(以避免与年龄相关的混杂)
  • 无法操作手动轮椅
  • 有关病变位置的可用病历和射线照相信息
  • 偏瘫的显着水平(UE Fugl Meyer得分在10到30之间)
  • UE中存在病理肌肉协同作用(屈肌和/或伸肌协同作用)

排除标准:

  • 失语症,缺陷,认知障碍或情感功能障碍,会影响执行实验的能力
  • 无法提供知情同意
  • 严重的痉挛,染色,肩膀半脱位或UE疼痛
  • 严重的当前医疗问题,包括类风湿关节炎或其他骨质障碍,限制了手指或手腕运动

参加TMS程序的参与者的其他排除标准

  • 除牙科工作或体内其他地方的任何铁磁金属外,头部的任何金属。这适用于所有金属硬件,例如人工耳蜗,内部脉冲发生器或药物泵,植入的脑电极和和平群。
  • 癫痫病的个人病史(未经一部或几集未经治疗)或治疗患者
  • 即使没有癫痫发作的病史
  • 施用潜在降低癫痫发作阈值的药物[REF],而无需伴随抗惊厥药物,这些药物有可能防止癫痫发作的发生
  • 在任何研究访问的2周内,神经活性药物(Baclophen,Lyrica,cembrex,Cymbalta,Cymbalta,Gabapentin,Gabapentin,naprosyn,Diclofenac,diazepam,Tramadol等)的剂量变化。
  • 在过去6个月内,头骨骨折,颅骨缺陷或脑震荡
  • 无法解释的重复头痛
  • 睡眠剥夺,酗酒
  • 幽闭恐惧症排除了MRI
  • 怀孕
联系人和位置

联系人
位置联系人的布局表
联系人:Ferdinando Mussa-Aivaldi,博士312 238 1230 sandro@northwestern.edu
联系人:Dalia de Santis,博士312 238 1650 ddesantis@sralab.org

位置
位置表的布局表
美国,伊利诺伊州
Shirley Ryan能力实验室招募
芝加哥,伊利诺伊州,美国60611
联系人:Ferdinando Mussa-Aivaldi,博士312-238-1230 sandro@northwestern.edu
赞助商和合作者
雪莉·瑞安(Shirley Ryan)的能力
国家残疾,独立生活和康复研究研究所
调查人员
调查员信息的布局表
首席研究员: Ferdinando Mussa-Aivaldi,博士西北大学
追踪信息
首先提交的日期ICMJE 2020年8月21日
第一个发布日期ICMJE 2020年11月24日
最后更新发布日期2020年11月24日
实际学习开始日期ICMJE 2020年1月20日
估计初级完成日期2024年8月(主要结果指标的最终数据收集日期)
当前的主要结果度量ICMJE
(提交:2020年11月17日)
时间[时间范围:在干预期间]
改变任务完成的时间
原始主要结果措施ICMJE与电流相同
改变历史没有发布更改
当前的次要结果度量ICMJE
(提交:2020年11月17日)
  • 肌肉活动[时间范围:基线,在过程中,在1周的随访中]
    靶向肌肉的EMG活性
  • Cortico脊柱连通性[时间范围:基线,干预后立即进行1周随访]
    TMS刺激M1后,运动诱发的电位
原始次要结果措施ICMJE与电流相同
当前其他预先指定的结果指标不提供
其他其他预先指定的结果指标不提供
描述性信息
简短的标题ICMJE bomi肌肉控制
官方标题ICMJE用于恢复肌肉控制的身体机器界面
简要摘要脊髓损伤(SCI),中风和其他神经退行性疾病的人可以遵循两种途径,以恢复独立性和生活质量。一种是通过临床干预措施,包括治疗锻炼。另一个由辅助技术(例如轮椅或机器人系统)提供。在这项研究中,我们通过开发新一代的身体机器接口(BOMI)来将这两条路径结合在单个框架中,从而支持辅助和康复目标。特别是,我们通过在BOMI运行中包括运动和肌肉活动信号的组合来重点恢复肌肉控制。
详细说明

当患有影响中枢神经系统的疾病(例如脊髓损伤(SCI),中风或神经退行性疾病)时,可以使用两种途径来恢复独立性和生活质量。一种方法是通过临床干预措施,包括治疗锻炼,通常与药理学剂结合使用。另一个由辅助技术(例如轮椅或机器人系统)提供。这两种方法具有冲突的特征。虽然康复运动挑战患者使用其肌肉骨骼仪器中受影响最大的部位,但辅助技术通常旨在绕过残疾。这导致了不同的研究领域。在这两个领域,我们计划在调查人员的研究中解决三个主要差距:

  1. 高昂的技术成本和有限的可用医院康复;
  2. 当前可用的辅助技术(例如头部开关和sip和puff设备)缺乏适应能力,这些技术要求用户克服艰苦的学习障碍
  3. 评估治疗有效性的标准不足,常见技术仍然依赖于考虑到当前生物医学科学和技术状态的主观方法。

我们将通过开发新一代的身体机器接口(BOMI)来解决所有这些问题,以支持辅助和康复目标。 BMI将将用户的运动信号和肌肉活动转化为辅助设备和计算机系统的控制信号。将通过机器学习技术集成表面肌电图(EMG)和运动记录(IMU)的最先进的系统,以促进感觉运动学习,同时提供促进或减少目标肌肉使用的手段。将通过将标准功能(作为手动肌肉测试)与EMG分析和非侵入性磁脑刺激(TMS)(TMS)(Magstim 200 Bistim,英国Whitland,英国)组合为手动肌肉测试的标准度量来开发新的全面评估技术。该开发将以三个特定目标组织。

目标1:开发BMI,以整合肌肉活动和运动信号,以进行操作外部设备并进行康复练习。 EMG信号源自上半身的多个肌肉(例如三角肌,胸肌,斜方肌,三头肌等)将与运动信号集成,以生成外部设备的控制信号(例如,在计算机监视器上或速度或速度上的光标坐标并指示挥动轮椅)。线性(PCA)和非线性图(自动编码器网络)都将被探讨,尽管当前的初步证据表明非线性自动编码器(AE)可能会更好地促进用户学习1。

目标2:在游戏和功能任务的实践中,可以定位和调节特定肌肉和肌肉协同作用的募集。为了增强或减少肌肉或协同作用,将根据测量的肌肉活性与所需水平的偏差进行调节。该方法的有效性将在训练后的不同时间进行测试,无论是通过跟踪运动和EMG活动在选定的日常生活活动(ADL)(ADL)的过程中,并评估非侵入性脑刺激引起的肌肉反应的评估。

目标3:通过促进患者和治疗师的功能访问其功能,并通过对Dayhehabtm环境中的摄取进行观察性研究来促进BOMI的采用。雪莉·瑞安(Shirley Ryan)能力实验室建立了一个独特的环境,其中脊髓受伤和中风门诊病人与研究人员非常接近日常康复运动。我们将抓住这个机会在临床疗法的背景下引入BOMI,从而可以直接评估治疗师和客户接受。

研究类型ICMJE介入
研究阶段ICMJE不适用
研究设计ICMJE分配:随机
干预模型:平行分配
掩蔽:单人(参与者)
主要目的:其他
条件ICMJE
干预ICMJE设备:运动和EMG控制

我们将考虑两种整合动作和EMG信号的方法:

  1. 直接方法。从潜在EMG空间中提取的信号将直接有助于控制外部设备。我们将通过两种方式整合EMG和IMU。在第一种情况下,EMG和IMU将在控件中给予可变的重量。在第二种情况下(扰动方法),正在进行的肌肉模式与所需策略的距离将以辅助形式调节从身体到光标运动的映射(即光标向目标移动更快)或电阻(即光标减慢)对光标运动的影响。
  2. 间接方法。 EMG提取的信号将调节提供给学习者的反馈,以惩罚与所需的肌肉模式的偏差。当通过冗余提供多种进行运动的方式(即,与任务需求相比,肌肉的多样性)时,大脑会选择最大程度地减少噪声和不确定性的解决方案。
研究臂ICMJE
  • 实验:科学
    干预:设备:运动和EMG控制
  • 实验:中风
    干预:设备:运动和EMG控制
  • 实验:未损坏
    干预:设备:运动和EMG控制
出版物 *不提供

*包括数据提供商提供的出版物以及MEDLINE中临床标识符(NCT编号)确定的出版物。
招聘信息
招聘状态ICMJE招募
估计注册ICMJE
(提交:2020年11月17日)
60
原始估计注册ICMJE与电流相同
估计的研究完成日期ICMJE 2024年8月
估计初级完成日期2024年8月(主要结果指标的最终数据收集日期)
资格标准ICMJE
  1. 未受伤的人

    纳入标准:

    • 18岁及以上。
    • 能够遵循简单命令并回答问题。

    SCI参与者的排除标准:

    •不符合纳入标准。

  2. 患有科幻的人

    纳入标准:

    • 年龄16-65岁
    • 在C3-6水平上受伤,(亚洲A)或不完整(亚洲B和C)。
    • 能够遵循简单命令
    • 能够说话或回答问题

    排除标准:

    • 存在震颤,痉挛和其他重要的非自愿运动
    • 认知障碍
    • 视觉空间方向的不足
    • 并发压疮或尿路感染
    • 其他不受控制的感染,并发性心血管疾病
    • 坐式耐受少于一小时
    • 严重的听力或视觉缺陷
    • 未经通知的没有六个以上的约会
    • 无法遵守协议中的任何过程
    • 无法提供知情同意
  3. 中风幸存者:

纳入标准:

  • 最近的中风(从CVA到3到12个月的慢性急性到早期慢性)
  • 年龄小于75(以避免与年龄相关的混杂)
  • 无法操作手动轮椅
  • 有关病变位置的可用病历和射线照相信息
  • 偏瘫的显着水平(UE Fugl Meyer得分在10到30之间)
  • UE中存在病理肌肉协同作用(屈肌和/或伸肌协同作用)

排除标准:

  • 失语症,缺陷,认知障碍或情感功能障碍,会影响执行实验的能力
  • 无法提供知情同意
  • 严重的痉挛,染色,肩膀半脱位或UE疼痛
  • 严重的当前医疗问题,包括类风湿关节炎或其他骨质障碍,限制了手指或手腕运动

参加TMS程序的参与者的其他排除标准

  • 除牙科工作或体内其他地方的任何铁磁金属外,头部的任何金属。这适用于所有金属硬件,例如人工耳蜗,内部脉冲发生器或药物泵,植入的脑电极和和平群。
  • 癫痫病的个人病史(未经一部或几集未经治疗)或治疗患者
  • 即使没有癫痫发作的病史
  • 施用潜在降低癫痫发作阈值的药物[REF],而无需伴随抗惊厥药物,这些药物有可能防止癫痫发作的发生
  • 在任何研究访问的2周内,神经活性药物(Baclophen,Lyrica,cembrex,Cymbalta,Cymbalta,Gabapentin,Gabapentin,naprosyn,Diclofenac,diazepam,Tramadol等)的剂量变化。
  • 在过去6个月内,头骨骨折,颅骨缺陷或脑震荡
  • 无法解释的重复头痛
  • 睡眠剥夺,酗酒
  • 幽闭恐惧症排除了MRI
  • 怀孕
性别/性别ICMJE
有资格学习的男女:全部
年龄ICMJE 16年至65岁(儿童,成人,老年人)
接受健康的志愿者ICMJE是的
联系ICMJE
联系人:Ferdinando Mussa-Aivaldi,博士312 238 1230 sandro@northwestern.edu
联系人:Dalia de Santis,博士312 238 1650 ddesantis@sralab.org
列出的位置国家ICMJE美国
删除了位置国家
管理信息
NCT编号ICMJE NCT04641793
其他研究ID编号ICMJE Stu00210086
有数据监测委员会
美国FDA调节的产品
研究美国FDA调节的药物:
研究美国FDA调节的设备产品:
IPD共享语句ICMJE不提供
责任方Ferdinando Mussa-Aivaldi,Shirley Ryan Communicatlab
研究赞助商ICMJE雪莉·瑞安(Shirley Ryan)的能力
合作者ICMJE国家残疾,独立生活和康复研究研究所
研究人员ICMJE
首席研究员: Ferdinando Mussa-Aivaldi,博士西北大学
PRS帐户雪莉·瑞安(Shirley Ryan)的能力
验证日期2020年11月

国际医学杂志编辑委员会和世界卫生组织ICTRP要求的ICMJE数据要素
研究描述
简要摘要:
脊髓损伤(SCI),中风和其他神经退行性疾病的人可以遵循两种途径,以恢复独立性和生活质量。一种是通过临床干预措施,包括治疗锻炼。另一个由辅助技术(例如轮椅或机器人系统)提供。在这项研究中,我们通过开发新一代的身体机器接口(BOMI)来将这两条路径结合在单个框架中,从而支持辅助和康复目标。特别是,我们通过在BOMI运行中包括运动和肌肉活动信号的组合来重点恢复肌肉控制。

病情或疾病 干预/治疗阶段
脊髓损伤宫颈卒中设备:运动和EMG控制不适用

详细说明:

当患有影响中枢神经系统的疾病(例如脊髓损伤(SCI),中风或神经退行性疾病)时,可以使用两种途径来恢复独立性和生活质量。一种方法是通过临床干预措施,包括治疗锻炼,通常与药理学剂结合使用。另一个由辅助技术(例如轮椅或机器人系统)提供。这两种方法具有冲突的特征。虽然康复运动挑战患者使用其肌肉骨骼仪器中受影响最大的部位,但辅助技术通常旨在绕过残疾。这导致了不同的研究领域。在这两个领域,我们计划在调查人员的研究中解决三个主要差距:

  1. 高昂的技术成本和有限的可用医院康复;
  2. 当前可用的辅助技术(例如头部开关和sip和puff设备)缺乏适应能力,这些技术要求用户克服艰苦的学习障碍
  3. 评估治疗有效性的标准不足,常见技术仍然依赖于考虑到当前生物医学科学和技术状态的主观方法。

我们将通过开发新一代的身体机器接口(BOMI)来解决所有这些问题,以支持辅助和康复目标。 BMI将将用户的运动信号和肌肉活动转化为辅助设备和计算机系统的控制信号。将通过机器学习技术集成表面肌电图(EMG)和运动记录(IMU)的最先进的系统,以促进感觉运动学习,同时提供促进或减少目标肌肉使用的手段。将通过将标准功能(作为手动肌肉测试)与EMG分析和非侵入性磁脑刺激(TMS)(TMS)(Magstim 200 Bistim,英国Whitland,英国)组合为手动肌肉测试的标准度量来开发新的全面评估技术。该开发将以三个特定目标组织。

目标1:开发BMI,以整合肌肉活动和运动信号,以进行操作外部设备并进行康复练习。 EMG信号源自上半身的多个肌肉(例如三角肌,胸肌,斜方肌,三头肌等)将与运动信号集成,以生成外部设备的控制信号(例如,在计算机监视器上或速度或速度上的光标坐标并指示挥动轮椅)。线性(PCA)和非线性图(自动编码器网络)都将被探讨,尽管当前的初步证据表明非线性自动编码器(AE)可能会更好地促进用户学习1。

目标2:在游戏和功能任务的实践中,可以定位和调节特定肌肉和肌肉协同作用的募集。为了增强或减少肌肉或协同作用,将根据测量的肌肉活性与所需水平的偏差进行调节。该方法的有效性将在训练后的不同时间进行测试,无论是通过跟踪运动和EMG活动在选定的日常生活活动(ADL)(ADL)的过程中,并评估非侵入性脑刺激引起的肌肉反应的评估。

目标3:通过促进患者和治疗师的功能访问其功能,并通过对Dayhehabtm环境中的摄取进行观察性研究来促进BOMI的采用。雪莉·瑞安(Shirley Ryan)能力实验室建立了一个独特的环境,其中脊髓受伤和中风门诊病人与研究人员非常接近日常康复运动。我们将抓住这个机会在临床疗法的背景下引入BOMI,从而可以直接评估治疗师和客户接受。

学习规划
研究信息的布局表
研究类型介入(临床试验)
估计入学人数 60名参与者
分配:随机
干预模型:并行分配
掩蔽:单人(参与者)
主要意图:其他
官方标题:用于恢复肌肉控制的身体机器界面
实际学习开始日期 2020年1月20日
估计初级完成日期 2024年8月
估计 学习完成日期 2024年8月
武器和干预措施
手臂 干预/治疗
实验:科学设备:运动和EMG控制

我们将考虑两种整合动作和EMG信号的方法:

  1. 直接方法。从潜在EMG空间中提取的信号将直接有助于控制外部设备。我们将通过两种方式整合EMG和IMU。在第一种情况下,EMG和IMU将在控件中给予可变的重量。在第二种情况下(扰动方法),正在进行的肌肉模式与所需策略的距离将以辅助形式调节从身体到光标运动的映射(即光标向目标移动更快)或电阻(即光标减慢)对光标运动的影响。
  2. 间接方法。 EMG提取的信号将调节提供给学习者的反馈,以惩罚与所需的肌肉模式的偏差。当通过冗余提供多种进行运动的方式(即,与任务需求相比,肌肉的多样性)时,大脑会选择最大程度地减少噪声和不确定性的解决方案

实验:中风设备:运动和EMG控制

我们将考虑两种整合动作和EMG信号的方法:

  1. 直接方法。从潜在EMG空间中提取的信号将直接有助于控制外部设备。我们将通过两种方式整合EMG和IMU。在第一种情况下,EMG和IMU将在控件中给予可变的重量。在第二种情况下(扰动方法),正在进行的肌肉模式与所需策略的距离将以辅助形式调节从身体到光标运动的映射(即光标向目标移动更快)或电阻(即光标减慢)对光标运动的影响。
  2. 间接方法。 EMG提取的信号将调节提供给学习者的反馈,以惩罚与所需的肌肉模式的偏差。当通过冗余提供多种进行运动的方式(即,与任务需求相比,肌肉的多样性)时,大脑会选择最大程度地减少噪声和不确定性的解决方案

实验:未损坏设备:运动和EMG控制

我们将考虑两种整合动作和EMG信号的方法:

  1. 直接方法。从潜在EMG空间中提取的信号将直接有助于控制外部设备。我们将通过两种方式整合EMG和IMU。在第一种情况下,EMG和IMU将在控件中给予可变的重量。在第二种情况下(扰动方法),正在进行的肌肉模式与所需策略的距离将以辅助形式调节从身体到光标运动的映射(即光标向目标移动更快)或电阻(即光标减慢)对光标运动的影响。
  2. 间接方法。 EMG提取的信号将调节提供给学习者的反馈,以惩罚与所需的肌肉模式的偏差。当通过冗余提供多种进行运动的方式(即,与任务需求相比,肌肉的多样性)时,大脑会选择最大程度地减少噪声和不确定性的解决方案

结果措施
主要结果指标
  1. 时间[时间范围:在干预期间]
    改变任务完成的时间


次要结果度量
  1. 肌肉活动[时间范围:基线,在过程中,在1周的随访中]
    靶向肌肉的EMG活性

  2. Cortico脊柱连通性[时间范围:基线,干预后立即进行1周随访]
    TMS刺激M1后,运动诱发的电位


资格标准
有资格信息的布局表
符合研究资格的年龄: 16年至65岁(儿童,成人,老年人)
有资格学习的男女:全部
接受健康的志愿者:是的
标准
  1. 未受伤的人

    纳入标准:

    • 18岁及以上。
    • 能够遵循简单命令并回答问题。

    SCI参与者的排除标准:

    •不符合纳入标准。

  2. 患有科幻的人

    纳入标准:

    • 年龄16-65岁
    • 在C3-6水平上受伤,(亚洲A)或不完整(亚洲B和C)。
    • 能够遵循简单命令
    • 能够说话或回答问题

    排除标准:

    • 存在震颤,痉挛和其他重要的非自愿运动
    • 认知障碍
    • 视觉空间方向的不足
    • 并发压疮或尿路感染
    • 其他不受控制的感染,并发性心血管疾病
    • 坐式耐受少于一小时
    • 严重的听力或视觉缺陷
    • 未经通知的没有六个以上的约会
    • 无法遵守协议中的任何过程
    • 无法提供知情同意
  3. 中风幸存者:

纳入标准:

  • 最近的中风(从CVA到3到12个月的慢性急性到早期慢性)
  • 年龄小于75(以避免与年龄相关的混杂)
  • 无法操作手动轮椅
  • 有关病变位置的可用病历和射线照相信息
  • 偏瘫的显着水平(UE Fugl Meyer得分在10到30之间)
  • UE中存在病理肌肉协同作用(屈肌和/或伸肌协同作用

排除标准:

  • 失语症,缺陷,认知障碍或情感功能障碍,会影响执行实验的能力
  • 无法提供知情同意
  • 严重的痉挛,染色,肩膀半脱位或UE疼痛
  • 严重的当前医疗问题,包括类风湿关节炎' target='_blank'>关节炎或其他骨质障碍,限制了手指或手腕运动

参加TMS程序的参与者的其他排除标准

  • 除牙科工作或体内其他地方的任何铁磁金属外,头部的任何金属。这适用于所有金属硬件,例如人工耳蜗,内部脉冲发生器或药物泵,植入的脑电极和和平群。
  • 癫痫病的个人病史(未经一部或几集未经治疗)或治疗患者
  • 即使没有癫痫发作的病史
  • 施用潜在降低癫痫发作阈值的药物[REF],而无需伴随抗惊厥药物,这些药物有可能防止癫痫发作的发生
  • 在任何研究访问的2周内,神经活性药物(Baclophen,Lyrica,cembrex,CymbaltaCymbaltaGabapentinGabapentin,naprosyn,Diclofenac,diazepam,Tramadol等)的剂量变化。
  • 在过去6个月内,头骨骨折,颅骨缺陷或脑震荡
  • 无法解释的重复头痛
  • 睡眠剥夺,酗酒
  • 幽闭恐惧症排除了MRI
  • 怀孕
联系人和位置

联系人
位置联系人的布局表
联系人:Ferdinando Mussa-Aivaldi,博士312 238 1230 sandro@northwestern.edu
联系人:Dalia de Santis,博士312 238 1650 ddesantis@sralab.org

位置
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美国,伊利诺伊州
Shirley Ryan能力实验室招募
芝加哥,伊利诺伊州,美国60611
联系人:Ferdinando Mussa-Aivaldi,博士312-238-1230 sandro@northwestern.edu
赞助商和合作者
雪莉·瑞安(Shirley Ryan)的能力
国家残疾,独立生活和康复研究研究所
调查人员
调查员信息的布局表
首席研究员: Ferdinando Mussa-Aivaldi,博士西北大学
追踪信息
首先提交的日期ICMJE 2020年8月21日
第一个发布日期ICMJE 2020年11月24日
最后更新发布日期2020年11月24日
实际学习开始日期ICMJE 2020年1月20日
估计初级完成日期2024年8月(主要结果指标的最终数据收集日期)
当前的主要结果度量ICMJE
(提交:2020年11月17日)
时间[时间范围:在干预期间]
改变任务完成的时间
原始主要结果措施ICMJE与电流相同
改变历史没有发布更改
当前的次要结果度量ICMJE
(提交:2020年11月17日)
  • 肌肉活动[时间范围:基线,在过程中,在1周的随访中]
    靶向肌肉的EMG活性
  • Cortico脊柱连通性[时间范围:基线,干预后立即进行1周随访]
    TMS刺激M1后,运动诱发的电位
原始次要结果措施ICMJE与电流相同
当前其他预先指定的结果指标不提供
其他其他预先指定的结果指标不提供
描述性信息
简短的标题ICMJE bomi肌肉控制
官方标题ICMJE用于恢复肌肉控制的身体机器界面
简要摘要脊髓损伤(SCI),中风和其他神经退行性疾病的人可以遵循两种途径,以恢复独立性和生活质量。一种是通过临床干预措施,包括治疗锻炼。另一个由辅助技术(例如轮椅或机器人系统)提供。在这项研究中,我们通过开发新一代的身体机器接口(BOMI)来将这两条路径结合在单个框架中,从而支持辅助和康复目标。特别是,我们通过在BOMI运行中包括运动和肌肉活动信号的组合来重点恢复肌肉控制。
详细说明

当患有影响中枢神经系统的疾病(例如脊髓损伤(SCI),中风或神经退行性疾病)时,可以使用两种途径来恢复独立性和生活质量。一种方法是通过临床干预措施,包括治疗锻炼,通常与药理学剂结合使用。另一个由辅助技术(例如轮椅或机器人系统)提供。这两种方法具有冲突的特征。虽然康复运动挑战患者使用其肌肉骨骼仪器中受影响最大的部位,但辅助技术通常旨在绕过残疾。这导致了不同的研究领域。在这两个领域,我们计划在调查人员的研究中解决三个主要差距:

  1. 高昂的技术成本和有限的可用医院康复;
  2. 当前可用的辅助技术(例如头部开关和sip和puff设备)缺乏适应能力,这些技术要求用户克服艰苦的学习障碍
  3. 评估治疗有效性的标准不足,常见技术仍然依赖于考虑到当前生物医学科学和技术状态的主观方法。

我们将通过开发新一代的身体机器接口(BOMI)来解决所有这些问题,以支持辅助和康复目标。 BMI将将用户的运动信号和肌肉活动转化为辅助设备和计算机系统的控制信号。将通过机器学习技术集成表面肌电图(EMG)和运动记录(IMU)的最先进的系统,以促进感觉运动学习,同时提供促进或减少目标肌肉使用的手段。将通过将标准功能(作为手动肌肉测试)与EMG分析和非侵入性磁脑刺激(TMS)(TMS)(Magstim 200 Bistim,英国Whitland,英国)组合为手动肌肉测试的标准度量来开发新的全面评估技术。该开发将以三个特定目标组织。

目标1:开发BMI,以整合肌肉活动和运动信号,以进行操作外部设备并进行康复练习。 EMG信号源自上半身的多个肌肉(例如三角肌,胸肌,斜方肌,三头肌等)将与运动信号集成,以生成外部设备的控制信号(例如,在计算机监视器上或速度或速度上的光标坐标并指示挥动轮椅)。线性(PCA)和非线性图(自动编码器网络)都将被探讨,尽管当前的初步证据表明非线性自动编码器(AE)可能会更好地促进用户学习1。

目标2:在游戏和功能任务的实践中,可以定位和调节特定肌肉和肌肉协同作用的募集。为了增强或减少肌肉或协同作用,将根据测量的肌肉活性与所需水平的偏差进行调节。该方法的有效性将在训练后的不同时间进行测试,无论是通过跟踪运动和EMG活动在选定的日常生活活动(ADL)(ADL)的过程中,并评估非侵入性脑刺激引起的肌肉反应的评估。

目标3:通过促进患者和治疗师的功能访问其功能,并通过对Dayhehabtm环境中的摄取进行观察性研究来促进BOMI的采用。雪莉·瑞安(Shirley Ryan)能力实验室建立了一个独特的环境,其中脊髓受伤和中风门诊病人与研究人员非常接近日常康复运动。我们将抓住这个机会在临床疗法的背景下引入BOMI,从而可以直接评估治疗师和客户接受。

研究类型ICMJE介入
研究阶段ICMJE不适用
研究设计ICMJE分配:随机
干预模型:平行分配
掩蔽:单人(参与者)
主要目的:其他
条件ICMJE
干预ICMJE设备:运动和EMG控制

我们将考虑两种整合动作和EMG信号的方法:

  1. 直接方法。从潜在EMG空间中提取的信号将直接有助于控制外部设备。我们将通过两种方式整合EMG和IMU。在第一种情况下,EMG和IMU将在控件中给予可变的重量。在第二种情况下(扰动方法),正在进行的肌肉模式与所需策略的距离将以辅助形式调节从身体到光标运动的映射(即光标向目标移动更快)或电阻(即光标减慢)对光标运动的影响。
  2. 间接方法。 EMG提取的信号将调节提供给学习者的反馈,以惩罚与所需的肌肉模式的偏差。当通过冗余提供多种进行运动的方式(即,与任务需求相比,肌肉的多样性)时,大脑会选择最大程度地减少噪声和不确定性的解决方案
研究臂ICMJE
  • 实验:科学
    干预:设备:运动和EMG控制
  • 实验:中风
    干预:设备:运动和EMG控制
  • 实验:未损坏
    干预:设备:运动和EMG控制
出版物 *不提供

*包括数据提供商提供的出版物以及MEDLINE中临床标识符(NCT编号)确定的出版物。
招聘信息
招聘状态ICMJE招募
估计注册ICMJE
(提交:2020年11月17日)
60
原始估计注册ICMJE与电流相同
估计的研究完成日期ICMJE 2024年8月
估计初级完成日期2024年8月(主要结果指标的最终数据收集日期)
资格标准ICMJE
  1. 未受伤的人

    纳入标准:

    • 18岁及以上。
    • 能够遵循简单命令并回答问题。

    SCI参与者的排除标准:

    •不符合纳入标准。

  2. 患有科幻的人

    纳入标准:

    • 年龄16-65岁
    • 在C3-6水平上受伤,(亚洲A)或不完整(亚洲B和C)。
    • 能够遵循简单命令
    • 能够说话或回答问题

    排除标准:

    • 存在震颤,痉挛和其他重要的非自愿运动
    • 认知障碍
    • 视觉空间方向的不足
    • 并发压疮或尿路感染
    • 其他不受控制的感染,并发性心血管疾病
    • 坐式耐受少于一小时
    • 严重的听力或视觉缺陷
    • 未经通知的没有六个以上的约会
    • 无法遵守协议中的任何过程
    • 无法提供知情同意
  3. 中风幸存者:

纳入标准:

  • 最近的中风(从CVA到3到12个月的慢性急性到早期慢性)
  • 年龄小于75(以避免与年龄相关的混杂)
  • 无法操作手动轮椅
  • 有关病变位置的可用病历和射线照相信息
  • 偏瘫的显着水平(UE Fugl Meyer得分在10到30之间)
  • UE中存在病理肌肉协同作用(屈肌和/或伸肌协同作用

排除标准:

  • 失语症,缺陷,认知障碍或情感功能障碍,会影响执行实验的能力
  • 无法提供知情同意
  • 严重的痉挛,染色,肩膀半脱位或UE疼痛
  • 严重的当前医疗问题,包括类风湿关节炎' target='_blank'>关节炎或其他骨质障碍,限制了手指或手腕运动

参加TMS程序的参与者的其他排除标准

  • 除牙科工作或体内其他地方的任何铁磁金属外,头部的任何金属。这适用于所有金属硬件,例如人工耳蜗,内部脉冲发生器或药物泵,植入的脑电极和和平群。
  • 癫痫病的个人病史(未经一部或几集未经治疗)或治疗患者
  • 即使没有癫痫发作的病史
  • 施用潜在降低癫痫发作阈值的药物[REF],而无需伴随抗惊厥药物,这些药物有可能防止癫痫发作的发生
  • 在任何研究访问的2周内,神经活性药物(Baclophen,Lyrica,cembrex,CymbaltaCymbaltaGabapentinGabapentin,naprosyn,Diclofenac,diazepam,Tramadol等)的剂量变化。
  • 在过去6个月内,头骨骨折,颅骨缺陷或脑震荡
  • 无法解释的重复头痛
  • 睡眠剥夺,酗酒
  • 幽闭恐惧症排除了MRI
  • 怀孕
性别/性别ICMJE
有资格学习的男女:全部
年龄ICMJE 16年至65岁(儿童,成人,老年人)
接受健康的志愿者ICMJE是的
联系ICMJE
联系人:Ferdinando Mussa-Aivaldi,博士312 238 1230 sandro@northwestern.edu
联系人:Dalia de Santis,博士312 238 1650 ddesantis@sralab.org
列出的位置国家ICMJE美国
删除了位置国家
管理信息
NCT编号ICMJE NCT04641793
其他研究ID编号ICMJE Stu00210086
有数据监测委员会
美国FDA调节的产品
研究美国FDA调节的药物:
研究美国FDA调节的设备产品:
IPD共享语句ICMJE不提供
责任方Ferdinando Mussa-Aivaldi,Shirley Ryan Communicatlab
研究赞助商ICMJE雪莉·瑞安(Shirley Ryan)的能力
合作者ICMJE国家残疾,独立生活和康复研究研究所
研究人员ICMJE
首席研究员: Ferdinando Mussa-Aivaldi,博士西北大学
PRS帐户雪莉·瑞安(Shirley Ryan)的能力
验证日期2020年11月

国际医学杂志编辑委员会和世界卫生组织ICTRP要求的ICMJE数据要素