Srovnání opakované magnetické stimulace a cvičení na funkci kvadricepsu u CHOPN

Existuje značný zájem o nalezení metod zlepšení funkce kvadricepsu u CHOPN, protože dysfunkce kvadricepsu je spojena se sníženou zátěžovou kapacitou5 a přežitím u pacientů16, nezávisle na plicních funkcích. Kurzy plicní rehabilitace (PR) zahrnující cvičení a edukaci mohou zvýšit oxidační enzymy, sílu a vytrvalost kvadricepsu u pacientů s CHOPN17 a zlepšit schopnost chůze i po dobu 8 týdnů12, 18. PR však není úplným řešením: ne všechny regiony Spojeného království nabízejí PR, PR má v průměru pouze 50% míru využití pacienty a míra opuštění je 30%. Také významná část pacientů (asi 30 %) nezvyšuje svou cvičební kapacitu v důsledku PR19, možná proto, že dušnost omezuje trénink, který absolvují, nebo že jejich síla periferních svalů je normální19. Proto existuje zájem o alternativní léčbu nebo doplňky ke cvičení, zejména pokud jde o lokalizované svalové léčby, které nejsou omezeny zhoršenou respirační funkcí. Opakovaná elektrická stimulace n. femoralis (rES) se jeví jako efektivní alternativní metoda pasivního tréninku čtyřhlavého stehenního svalu. 30 minut rES při 10 Hz pětkrát týdně na obě nohy zvýšilo svalovou sílu a výkon při cvičení u pacientů s CHOPN21 au pacientů se srdečním selháním22. Podobných výsledků bylo dosaženo při patnáctiminutové opakované magnetické stimulaci stehenního nervu (rMS) třikrát týdně23. Studie léčby s rES ke zkoumání účinků na výkon při cvičení však často používaly oddělené léčebné a kontrolní skupiny, což zavádí mezi subjekty rozdíly do studií již omezených velikostí vzorku243 a používaly pouze dobrovolná měření funkce kvadricepsu96. Jediná bioptická studie rES používala zkřížený design, ale biopsie byly odebrány pouze před a po tréninkovém období rES, nikoli před a po kontrolním období.244 Studie rMS zahrnovala celkem osmnáct subjektů (deset přiřazeno k rMS, osm ke kontrole) a biopsie nebyly odebírány k vyhodnocení histologických změn ve svalu. Touto studií jsem se snažil především zhodnotit změny ve vlastnostech vláken kvadricepsu v důsledku intenzivního protokolu rMS a sekundárně porovnat změny funkce kvadricepsu jako výsledek rMS s klinickým zlatým standardem pro zlepšení svalové funkce PR.

Metody

Etické schválení Výzkumný etický výbor organizace Ealing & West London Mental Health Trust schválil studii (06/Q0410/54). Studie byla registrována v National Clinical Trials Database (NCT 00737698). 2.13.1

Výpočet velikosti vzorku Velikost vzorku potřebná pro tréninkovou studii byla založena na výpočtech síly z předchozí studie PR z naší skupiny221 a pilotních datech z naší skupiny o účinku rMS na svalovou sílu (Swallow et al, nepublikováno) s použitím statistických údajů Stata 10 software. Výpočty výkonu byly založeny na funkčních zlepšeních (zvýšení o 54 m na 6 MW v důsledku PR a 10% zvýšení quadriceps TwQ v důsledku rMS, jako minimální klinicky významné přírůstky), spíše než na zvýšení CSA svalových vláken nebo vláken typu I. proporce, protože údaje pro posledně jmenované nebyly k dispozici. Jako minimálně významný přírůstek jsme zvolili zvýšení síly záškubů o 10 %, protože předchozí údaje od Madora et al ukázaly 9,7% zvýšení síly záškubů jako výsledek 8 týdnů PR17. Byla zvolena konvenční síla 80 % s dvoustrannou hodnotou p ≤ 0,05, což naznačuje, že pro rameno s PR bylo zapotřebí minimálně deset pacientů a pro rameno s rMS dvacet šest. Zaměřili jsme se na nábor patnácti do skupiny PR a třicet do skupiny rMS, abychom umožnili odchod pacientů v míře, se kterou jsme se dříve setkali. Po dokončení jich bylo sedmnáct ve skupině PR a třicet sedm ve skupině rMS.

Výběr subjektů 86 pacientů s CHOPN souhlasilo s průřezovou studií také souhlasilo s cvičnou studií, proto kritéria pro zařazení a vyloučení byla stejná jako u průřezové studie. Pacientům bylo zabráněno v zahájení jakéhokoli nového cvičebního režimu nebo nové pravidelné medikace od souhlasu do dokončení studie a pacientům bylo doporučeno, aby mě kontaktovali v den 1 akutní exacerbace, aby mohla být zahájena vhodná léčba. Návrh studie a tok účastníků studií jsou znázorněny na obr. 4.1 a 4.2.

Randomizace FFMI byla vypočítána pomocí bioelektrické impedance (kapitola Metody, část 2.4.2.1) a pacienti roztříděni na nízké FFMI (<15 kg/m2 pro ženy, <16 kg/m2 pro muže) a normální FFMI. Skupiny s nízkým a normálním FFMI byly randomizovány odděleně (takže pacienti s nízkým FFMI byli rovnoměrně rozděleni mezi léčebné skupiny) pomocí systému uzavřených obálek a bloku 4 procedur vážených 2:1:1 pro rMS: PR: žádná aktivní léčba jako výpočet síly navrhli, že v rameni PR je zapotřebí alespoň dvakrát tolik pacientů než v rameni rMS.

Předtréninkové hodnocení Funkce plic, FFMI, síla kvadricepsu, vytrvalost kvadricepsu, fyzická aktivita a 6MW a maximální cyklus ergometrie a měření HRQOL byla provedena tak, jak je popsáno v kapitole Metody, oddíly 2.4-2.7. Byla provedena perkutánní biopsie kvadricepsu a analýza typu svalových vláken. Pacienti podstoupili předtréninkové fyziologické vyšetření a biopsie do čtyř týdnů od randomizace. Hodnocení probíhalo tak, jak je popsáno pro průřezovou studii (ve skupině rMS byly obě nohy testovány ve stejný den, v dalších dvou skupinách byla testována noha ipsilaterálně k dominantní ruce) a poté pacienti přistoupili k přidělené léčbě během dvou týdnů.

Tréninkové protokoly

Opakovaná magnetická stimulace stehenního nervu (rMS) Byla provedena pomocí systému magnetického nervového stimulátoru Magstim Rapid (Magstim, Whitland Dyfed, Velká Británie) a pod mojí kontrolou v RBH Muscle Lab. Pacient seděl vzpřímeně nebo mírně vzad s podložkou omotanou kolem těla čtyřhlavého svalu, který má být procvičován, se stimulovanou nohou nohy umístěnou v popruhu tak, aby kontrakce byly izometrické (obr. 2.8). Stimulační frekvence byla 40 Hz s pracovním cyklem 0,4 (1s zapnuto, 4s vypnuto). Pacienti měli tříhodinovou nepřetržitou rMS (kromě přestávek na toaletu) dvakrát týdně po dobu 8 týdnů s alespoň dvaceti čtyřmi hodinami odpočinku mezi sezeními. Při prvním sezení byla intenzita stimulu zvýšena z 22 % na 40 % a další sezení byla na 40 % výkonu, protože to byla horní hranice toho, co pacienti mohli tolerovat a přístroj mohl dodat po celou dobu sezení. 40% energie obecně generováno mezi 10-20% MVC pacienta.

Plicní rehabilitace (PR) Toto bylo prováděno výzkumným respiračním fyzioterapeutem v Royal Brompton Hospital dvakrát týdně s maximálně třemi pacienty na sezení, takže trénink byl pečlivě sledován. Trénink sestával z rozcvičky, poté jedné hodiny aerobní práce se subjekty cvičícími na stacionárním kole při zátěži, která produkovala 80 % jejich maximálního VO2 na protokolu maximální inkrementální ergometrie, na běžeckém pásu, lezení do schodů a kombinaci cvičení vzpírání nohou zahrnující závaží nohou, dřepy a manévry ze sedu do stoje s následným zchlazením. Při každém sezení byly prováděny pokusy zvýšit intenzitu a/nebo počet opakování každého cvičení. Cvičební list používaný dohlížejícím fyzioterapeutem ke zmapování dosažených výsledků je znázorněn na obr. 2.9.

Žádná aktivní léčba (kontroly) Kontroly byly požádány, aby pokračovaly ve svých obvyklých činnostech, a byly během 8týdenního období dvakrát až třikrát telefonicky kontaktovány, aby se minimalizovalo předčasné ukončení léčby a aby monitorovaly akutní exacerbace CHOPN. Po dokončení studie byli tito pacienti zařazeni do kurzu PR na RBH, pokud si to přáli.

Hodnocení po tréninku U skupin PR a rMS byly fyziologické testy provedeny čtyři až pět dnů po posledním tréninku a o tři až čtyři dny později byly odebrány biopsie. Kontroly byly hodnoceny ve stejném týdnu jako ostatní. Načasování bylo zaměřeno na minimalizaci skupinových rozdílů z různých zpoždění mezi posledním tréninkem a testováním. Hodnocení po tréninku zahrnovalo všechny stejné testy jako hodnocení před tréninkem.

Statistická analýza Primárními výsledky měření byla a) změna proporcí vláken kvadricepsu a CSA vláken u trénované nohy oproti netrénované noze ve skupině rMS ab) změna funkce kvadricepsu ve skupině rMS oproti skupině PR. Všechny statistické analýzy byly provedeny pomocí SPSS (SPSS 15, Chicago, USA). Pro posouzení skupinových rozdílů byl použit Mann-Whitney U test (pacienti vs. kontroly, trénovaná vs netrénovaná noha, změna trénované nohy vs změna v netrénované noze), pro posouzení korelací byl vypočten Spearmanův koeficient pořadové korelace a byl použit Wilcoxon Signed-Ranks test prozkoumat rozdíly mezi výsledky před a po tréninku v trénované i netrénované noze (data nejsou normálně distribuována). Pro posouzení účinku exacerbace během studie byl vypočítán interakční faktor. K definování statistické významnosti byla použita dvoustranná hodnota p ≤0,05.