Mechanismy arteriální hypotenze u chronického poranění míchy

Metody a postupy

Screeningová spirometrie bude prováděna s pacientem sedícím na svém osobním invalidním vozíku pomocí systému BreezeSuite. Vynucená vitální kapacita (FVC) a nucený výdechový objem za 1 sekundu (FEV1) budou získány a vyjádřeny jako procento předpokládané hodnoty pro každého subjektu na základě databáze neurologicky intaktních jedinců bez známých plicních potíží, která byla odvozena na základě pohlaví. , věk a výška. Získají se tři přijatelné spirogramy a použije se výsledek jejich nejlepšího pokusu.

Screeningový ortostatický zátěžový test bude proveden u pacienta umístěného na kardiologickém křesle (Chair Hydraulics). Levá ruka bude umístěna v popruhu a během studie bude udržována na úrovni srdce. Kontinuální tepenný krevní tlak se získá z prstové manžety umístěné kolem levého prostředníku nebo ukazováčku (Portapres-2) v poloze na zádech a když se účastníci přesunou do vzpřímené polohy vsedě. Poloha vleže na zádech bude udržována po dobu 15 minut. & vzpřímená poloha bude udržována po dobu 5 minut. Základní hodnoty v poloze na zádech budou zaznamenávány během posledních 5 minut těsně před změnou do vzpřímené polohy. Tento test bude přerušen, pokud se u subjektů objeví závratě nebo příznaky synkopy.

Spirometrie a testy síly dýchacích svalů: Standardní spirometrie bude prováděna vsedě pomocí systému BreezeSuite (MedGraphics). Získá se FVC a FEV1. MP45-36-871-350 Diferenční tlakový převodník s PC kartou UPC 2100 a softwarem (Validyne Engineering) bude použit k měření maximálního inspiračního tlaku (PImax) a maximálního exspiračního tlaku (PEmax) v sedě. PImax bude měřen během maximálního nádechového úsilí počínaje téměř reziduálním objemem a PEmax bude měřen během maximálního výdechového úsilí počínaje téměř celkovou kapacitou plic. Subjekty budou požádány, aby použily třícestný ventilový systém s pryžovou hadičkou jako náustkem. Tlakoměr obsahuje netěsnost o průměru 1,5 mm, aby se zabránilo uzavření glotické štěrbiny a aby se snížil příspěvek bukálního svalu během měření. Hodnocení bude vyžadovat ostré a silné úsilí po dobu minimálně 2 sekund. Maximální tlak bude považován za nejvyšší hodnotu, která se udrží po dobu jedné sekundy. Maximální hodnota ze tří manévrů, které se lišily o méně než 20 %, bude zprůměrována. Účastníci dostanou před testem konkrétní instrukce a budou slovně trénováni během spirometrie a manévrů síly dýchacích svalů.

Ortostatický zátěžový test:

Každý účastník bude ráno testován v klidné kardiovaskulární laboratoři s kontrolovanou teplotou (~22o C). Jejich strava bude omezena na vyloučení kofeinu, alkoholu a potravin s vysokým obsahem tuku večer před a ráno studie. Účastníci budou požádáni, aby před zahájením studie vyprázdnili močový měchýř. Kontinuální arteriální TK se získá z prstové manžety umístěné kolem levého prostředníku nebo ukazováčku nebo palce (Portapres-2;). Levá ruka bude umístěna v popruhu a během studie bude udržována na úrovni srdce. Manuální měření arteriálního TK bude provedeno na začátku kontrolního období vleže a na konci období zotavení pomocí digitálního zařízení na měření krevního tlaku. Pro monitorování EKG bude umístěno 3svodové EKG. Kinematika hrudního koše a břicha (respirační kinematika) bude získána pomocí indukčního pletysmografu. Základní záznam po dobu 15 min. začne po 5minutovém odpočinku, který bude následovat po přípravě předmětu. Na konci 15minutového záznamu v poloze na zádech budou účastníci pasivně přesunuti do vzpřímeného sedu. Tato pozice bude udržována po dobu 15 minut. Tento test bude přerušen, pokud se u subjektů objeví závratě nebo příznaky synkopy. Hemodynamické proměnné budou získávány při 1000 Hz pomocí systému ML880 PowerLab. EKG, SBP a DBP budou vypočítány z nepřetržitého záznamu a všechny proměnné budou následně převzorkovány na 5 Hz. SBP, DBP, RR-interval & HR budou také vypočteny ze získaného kontinuálního TK a EKG. Všechny analýzy budou provedeny pomocí Matlabu. Průtok krve v srdci bude měřen srdečním ultrazvukem za použití standardního vybavení umístěním senzoru nad srdce.

Krevní katecholaminy:

Během instrumentace bude do antekubitální žíly zaveden motýlkový katétr, který umožní odběr krve bez dalšího stresu pro účastníka. Osm mililitrů žilní krve bude odebráno z antekubitální žíly na konci 15 minut vleže na zádech k posouzení výchozích hladin adrenalinu a norepinefrinu. Odběr krve se bude opakovat ve 3 a na konci 15 minut. ve vzpřímené poloze k posouzení rychlých a ustálených reakcí katecholaminů na ortostatický stres.

Hodnocení baroreflexu: Posledních 5 min. data získaná z každé pozice budou použita pro další analýzu. Časová řada intervalů SBP a RR mezi jednotlivými údery bude naskenována pro tři nebo více po sobě jdoucích úderů, které nezávisle obsahují rostoucí a klesající tlak (SBP+, SBP-) a interval RR (RR+, RR-) s minimální hodnotou 1 mmHg SBP, & 4 ms prahové hodnoty intervalu RR. Pokud za identifikovanou sekvencí SBP následuje identifikovaná sekvence RR se zpožděním nula, jeden nebo dva údery, budou tyto sekvence SBP a RR přiřazeny jako spojené. Jako baroreflexní sekvence (BRsq) budou akceptovány pouze spojené sekvence s regresním koeficientem r>0,90. Vypočte se průměrný sklon všech BRsq a vezme se jako odhad citlivosti baroreflexu (BRS, ms/mmHg). Počet úderů zahrnutých do ramp SBP a BRsq bude určen v každé poloze naklonění. Index účinnosti baroreflexu (BEI) bude vypočítán jako poměr mezi celkovým počtem BRsq a celkovým počtem ramp SBP.

Protokol sEMG: Elektrické impulsy pocházejí z regulačních neuronů, jsou přenášeny prostřednictvím motorických nervů, přenášejí se neuromuskulárním spojením a šíří se přes svalové membrány, lze zaznamenat povrchovou elektromyografií (sEMG). Na tento fyziologický test se často spoléhá při klinických testech plicních funkcí a ve výzkumu, bylo prokázáno, že je přesným odrazem kontrakční síly dýchacích svalů. Použijeme vícesvalové měření motorického výkonu centrálního nervového systému založené na sEMG zaznamenané během dobrovolných pohybových úkolů v poloze na zádech za přísně kontrolovaných podmínek který byl založen na principech Brain Motor Control Assessment (BMCA). Protokol se skládá z následujících dobrovolných manévrů následovaných 5 minutami. tichého dýchání: hluboký dech, úkol PImax a úkol PEmax. Každý manévr bude vyvolán slyšitelným tónem a třikrát opakován. PImax a PEmax během těchto úkolů budou udržovány po dobu minimálně 5 sekund. Tlak v dýchacích cestách bude zaznamenáván současně se sEMG pomocí systému třícestného ventilu s tlakovým převodníkem, jak je popsáno výše. Povrchové EMG záznamy budou provedeny pomocí párů zapuštěných povrchových elektrod FE9 s stříbrno-chloridostříbrným uzávěrem (Grass Instruments, W Warwick, RI) se středem nad svalem a umístěnými 3 cm od sebe pro každý zaznamenaný sval. Kůže bude připravena ke snížení impedance uvnitř elektrody. Zaznamená se pravá a levá horní část prsního svalu (PEC), 6. mezižeberní svaly (IC6), přímý břišní sval (RA) a šikmý břišní sval (OBL). Zemnící elektroda bude umístěna nad akromionovým procesem. sEMG bude zaznamenáno pomocí Eclipse Neurological Workstation (Axon Systems Inc.). Příchozí signály sEMG budou zesíleny se ziskem 500, filtrovány při 30-1000 Hz a vzorkovány při 2000 Hz.

Ultrazvuková srdeční echografie: Standardní echokardiogramy levé komory v klidovém stavu budou získány měřením koncového diastolického průměru (Dd) a koncového systolického průměru (Ds). Bude analyzováno deset po sobě jdoucích tepů a průměr bude použit pro výpočty srdečního výdeje (Q): Q= (Dd)3- (DS)3x HR 35.

Trénink dýchacích svalů:

Během tréninku budou subjekty sedět na svém osobním invalidním vozíku s přibližně 45° sklonem hlavy nahoru. Prahové zařízení pro pozitivní exspirační tlak a prahový inspirační svalový trenažér s přírubovým náustkem se bude používat pro rozsah 20 až 41 cm H2O. Tato zařízení budou spojena dohromady pomocí konektoru ve tvaru T (Airlife 001504). Účastníci budou instruováni, aby vynaložili maximální inspirační a exspirační úsilí proti tlakové zátěži. Během inhalace budou subjekty instruovány, aby zahájily každý dech ze zbytkového objemu (RV) a vydržely úsilí, dokud se jejich plíce nebudou cítit plné. Během výdechu budou subjekty instruovány, aby dýchaly z celkové kapacity plic a vydržely ve svém úsilí, dokud se jejich plíce nebudou cítit prázdné. Účastníci budou požádáni, aby trénovali 45 min. za den, 5 dní v týdnu, po dobu 4 týdnů. Trénink bude zahájen se zátěží rovnající se 20 % jejich individuálních PImax a PEmax s progresivním zvyšováním, jak je tolerováno až do 40 % jejich výchozí hodnoty PImax nebo PEmax. Cílem bude, aby všichni pacienti během posledního týdne tréninku trénovali na 40 % PImax & PEmax. Bude použit protokol intervalového tréninku u pacientů provádějících šest pracovních sérií, 5 min. v trvání, oddělené přestávkami v délce 1-3 min. Člen výzkumného týmu bude sledovat všechna školení.

Předběžné výsledky ukázaly, že RMT zvýší FVC, FEV1, PImax a PEmax u experimentálních subjektů ve srovnání s hodnotami před tréninkem. Největší účinek se očekává u exspiračních hodnot (FEV1, & PEmax). Jedním z důvodů může být skutečnost, že exspirační funkce, po SCI nejvíce omezená, má větší okno pro změnu. Naše výsledky ukázaly, že průměrné zvýšení o 8–9 % při velikosti vzorku 24–26 pacientů mohlo odhalit významný rozdíl se silou 80–86 % ve všech spirometrických hodnotách.

Cíl 2. Zlepšení TK a mechanismy spojené se změnami krevního tlaku byly hodnoceny pomocí nízkofrekvenční složky výkonové spektrální hustoty hodnot systolického (SBP) a diastolického (DBP) krevního tlaku a množství katecholaminů měřených v krevních hladinách. Na základě předběžných zjištění se očekávají malé změny v klidových hodnotách TK po tréninku. Po tréninku se však očekává, že nárůst SBP při změně polohy do sedu bude silný s nízkou variabilitou. Výpočty ukázaly, že i při n=20 bude výkon 84 % a když n=24, zvýší se na 94 %. Očekává se, že změny v DBP budou nižší s mocninou 80 % pro n=24. Podobné hodnoty byly získány, když byly analyzovány nízkofrekvenční modulace SBP a DBP.

Podle této analýzy počet subjektů od 20 do 24 povede k významnému nárůstu s 87% silou. Účinnost a citlivost baroreflexu se zlepšily po tréninku v předběžné studii. Po tréninku bylo v reakci na ortostatický stres dosaženo podstatného zvýšení citlivosti baroreflexu a výsledkem bude síla 83 % při velikosti vzorku 24. Citlivost baroreflexu vykazovala mnohem vyšší variabilitu. Pokud variabilita zůstává v navrhované studii vysoká, je síla k dosažení významného rozdílu mezi předtréninkem a po něm 83 % při velikosti vzorku 28 pacientů.

Snížení variability je však velmi pravděpodobné s větší velikostí vzorku a síla se zvýší na 86 % u vzorku 24 pacientů s 32% snížením variability.

Na základě výsledků nahrávek test-re-test u 10 subjektů SCI bude odpovídající počet netrénovaných subjektů (n=12) stačit k vytvoření kontrolní skupiny. Odchylky od průměrů byly shledány tak nízké, že by nebylo možné dosáhnout významnosti při rozumné velikosti vzorku pro tuto skupinu.