Sammenligning af gentagen magnetisk stimulering og motion på Quadriceps funktion i KOL

Der har været stor interesse for at finde metoder til at forbedre quadriceps-funktionen ved KOL, da quadriceps-dysfunktion er forbundet med nedsat træningskapacitet5 og overlevelse hos patienter16, uafhængigt af lungefunktionen. Pulmonal rehabiliteringskurser (PR) omfattende træning og uddannelse kan øge oxidative enzymer, styrke og udholdenhed af quadriceps hos patienter med KOL17 og forbedre gangkapaciteten selv over en periode på 8 uger12, 18. PR er dog ikke en komplet løsning: Ikke alle regioner i Storbritannien tilbyder PR, PR har kun i gennemsnit en optagelsesrate på 50 % af patienter, og frafaldsprocenten er 30 %. Også en betydelig del af patienterne (ca. 30%) øger ikke deres træningskapacitet som følge af PR19, måske fordi åndenød begrænser den træning, de gennemfører, eller deres perifere muskelstyrke er normal19. Derfor er der interesse for alternative behandlinger eller tilføjelser til træning, især i form af lokaliserede muskelbehandlinger, der ikke er begrænset af nedsat åndedrætsfunktion. Gentagen elektrisk stimulering af femoralnerven (rES) ser ud til at være en effektiv alternativ metode til passiv træning af quadriceps-musklen. 30 minutters rES ved 10Hz fem gange om ugen til begge ben øgede muskelstyrke og træningsydelse hos patienter med KOL21 og dem med hjertesvigt22. Lignende resultater er opnået med femten minutters gentagen magnetisk stimulering af femoralisnerven (rMS) tre gange om ugen23. Imidlertid har behandlingsstudier med rES til at undersøge virkninger på træningspræstation ofte brugt separate behandlings- og kontrolgrupper, som introducerer inter-subjekt forskelle i undersøgelser, der allerede er begrænset af stikprøvestørrelse243 og har kun brugt frivillige målinger af quadriceps funktion96. Den eneste biopsiundersøgelse af rES brugte et cross-over design, men biopsier blev kun taget før og efter rES træningsperioden og ikke før og efter kontrolperioden.244 rMS-undersøgelsen involverede i alt atten forsøgspersoner (ti tildelt rMS, otte til kontrol), og der blev ikke taget biopsier for at evaluere histologiske ændringer i musklen. Med denne undersøgelse søgte jeg primært at evaluere ændringerne i quadriceps fiberkarakteristika som følge af en intensiv rMS protokol, og sekundært at sammenligne ændringer i quadriceps funktion som resultat af rMS med den kliniske guldstandard for forbedring af muskelfunktionen, PR.

Metoder

Etisk godkendelse Den forskningsetiske komité under Ealing & West London Mental Health Trust godkendte undersøgelsen (06/Q0410/54). Forsøget blev registreret i National Clinical Trials Database (NCT 00737698). 2.13.1

Prøvestørrelsesberegning Den stikprøvestørrelse, der kræves til træningsundersøgelsen, var baseret på effektberegninger fra en tidligere undersøgelse om PR fra vores gruppe221 og pilotdata fra vores gruppe om effekten af ​​rMS på muskelstyrke (Swallow et al, upubliceret) ved brug af Stata 10 statistisk software. Effektberegningerne var baseret på funktionsforbedringer (stigning på 54m på 6MW som følge af PR og 10% stigning i quadriceps TwQ som følge af rMS, som minimum klinisk signifikante stigninger) snarere end stigninger i muskelfiber CSA eller type I fiber proportioner, da data for sidstnævnte ikke var tilgængelige. Vi valgte en stigning på 10 % twitch force som den minimalt signifikante stigning, da tidligere data fra Mador et al viste en 9,7 % stigning i twitch force som resultat af 8 ugers PR17. En konventionel styrke på 80 % med en to-halet p-værdi på ≤0,05 blev valgt, hvilket indikerer, at der var behov for mindst ti patienter til PR-armen og seksogtyve for rMS-armen. Vi havde til formål at rekruttere femten til PR-gruppen og tredive til rMS-gruppen for at give mulighed for patientfrafald med de hastigheder, vi tidligere har mødt. Ved afslutningen var der sytten i PR-gruppen og 37 i rMS-gruppen.

Emneudvælgelse 86 KOL-patienter, der gav samtykke til tværsnitsundersøgelsen, gav også samtykke til træningsundersøgelsen, derfor var inklusions- og eksklusionskriterierne som for tværsnitsundersøgelsen. Patienter blev udelukket fra at starte på et nyt træningsregime eller ny almindelig medicin fra samtykke til afslutning af undersøgelsen, og patienterne blev opfordret til at kontakte mig på dag 1 af en akut forværring, så passende behandling kunne iværksættes. Undersøgelsesdesignet og deltagerflowet gennem undersøgelsen er vist i fig. 4.1 og 4.2.

Randomisering FFMI blev beregnet ved hjælp af bioelektrisk impedans (Metode kapitel Afsnit 2.4.2.1) og patienter stratificeret til lav FFMI (<15 kg/m2 for kvinder, <16 kg/m2 for mænd) og normal FFMI. De lave og normale FFMI-grupper blev randomiseret separat (så patienter med lav FFMI var jævnt fordelt mellem behandlingsgrupper) ved hjælp af et forseglet kuvertsystem og en blok af 4 procedure vægtet 2:1:1 for rMS: PR: ingen aktiv behandling som effektberegning foreslog, at der var behov for mindst dobbelt så mange patienter i PR-armen som rMS-armen.

Før træningsvurderinger Lungefunktion, FFMI, quadriceps styrke, quadriceps udholdenhed, fysisk aktivitet og 6MW og maksimal cyklusergometripræstation og HRQOL målinger blev udført som beskrevet i Metodekapitlet Afsnit 2.4-2.7. Perkutan biopsi af quadriceps og muskelfibertypeanalyse blev udført. Patienterne gennemgik den fysiologiske vurdering og biopsier før træning inden for fire uger efter randomisering. Vurderingen var som beskrevet for tværsnitsundersøgelsen (i rMS-gruppen blev begge ben testet samme dag, i de to andre grupper blev benet ipsilateralt til den dominerende hånd testet), og derefter fortsatte patienterne til deres tildelte behandling inden for to uger.

Træningsprotokoller

Gentagen magnetisk stimulering af femoralnerven (rMS) Dette blev leveret ved hjælp af Magstim Rapid magnetiske nervestimulatorsystem (Magstim, Whitland Dyfed, UK) og overvåget af mig selv på RBH Muscle Lab. Patienten sad oprejst eller lænede sig let tilbage med måttespiralen viklet rundt om kroppen af ​​den quadriceps-muskel, der skulle trænes, med foden af ​​benet stimuleret placeret i en strop, så sammentrækningerne var isometriske (fig. 2.8). Stimuleringsfrekvensen var 40 Hz med en arbejdscyklus på 0,4 (1 s tændt, 4 s slukket). Patienterne havde tre timers kontinuerlig rMS (bortset fra toiletpauser) to gange om ugen over en 8-ugers periode med mindst fireogtyve timers hvile mellem sessionerne. Ved den første session blev stimulusintensiteten øget fra 22 % effekt til 40 % effekt, og efterfølgende sessioner var på 40 % effekt, da dette var den øvre grænse for, hvad patienter kunne tolerere, og maskinen kunne levere for hele sessionen. 40 % strøm genereres generelt mellem 10-20 % af patientens MVC.

Lungerehabilitering (PR) Dette blev drevet af en respiratorisk fysioterapeut på Royal Brompton Hospital to gange om ugen med maksimalt tre patienter pr. session, så træningen blev nøje overvåget. Træningen bestod af en opvarmning, derefter en times aerobic arbejde med forsøgspersoner, der trænede på en stationær cykel ved en arbejdsbelastning, der producerede 80 % af deres maksimale VO2 på en maksimal inkrementel cyklus ergometriprotokol, på et løbebånd, at gå på trapper og en kombination af benmodstandsøvelser, der involverer benvægte, squats og sidde-til-stå-manøvrer, efterfulgt af en nedkøling. Ved hver session blev der gjort forsøg på at øge intensiteten og/eller antallet af gentagelser af hver øvelse. Øvelsesarket, som den superviserende fysioterapeut bruger til at kortlægge præstationer, er vist i fig. 2.9.

Ingen aktiv behandling (kontroller) Kontroller blev bedt om at fortsætte med deres sædvanlige aktiviteter og blev kontaktet telefonisk to til tre gange i løbet af 8-ugers perioden for at minimere frafald og for at monitorere for akutte forværringer af KOL. Efter studiets afslutning blev disse patienter optaget på PR-kursus på RBH, hvis de ønskede det.

Vurderinger efter træning For PR- og rMS-grupperne blev de fysiologiske test udført fire til fem dage efter den sidste træningssession, og tre til fire dage senere blev biopsierne taget. Kontroller blev vurderet i samme uge som de andre. Timingen var rettet mod at minimere gruppeforskelle fra varierende forsinkelser mellem sidste træningssession og test. Efteruddannelsesvurderinger involverede alle de samme tests som før-træningsvurderingen.

Statistisk analyse De primære udfaldsmål var a) ændring i quadriceps-fiberandele og fiber-CSA i trænede ben versus utrænede ben i rMS-gruppen og b) ændring i quadriceps-funktion i rMS-gruppen versus PR-gruppen. Al statistisk analyse blev udført med SPSS (SPSS 15, Chicago, USA). Mann-Whitney U-testen blev brugt til at vurdere gruppeforskelle (patienter vs kontroller, trænet vs utrænet ben, ændring i trænet ben vs ændring i utrænet ben), Spearmans rangkorrelationskoefficient blev beregnet til at vurdere korrelationer, og Wilcoxon Signed-Ranks-testen blev brugt. at undersøge forskelle mellem præ- og eftertræningsresultater i både det trænede og det utrænede ben (data ikke normalfordelt). En interaktionsfaktor blev beregnet for at vurdere effekten af ​​eksacerbation under undersøgelsen. En to-halet p-værdi på ≤0,05 blev brugt til at definere statistisk signifikans.