Mekanismer for arteriel hypotension ved kronisk rygmarvsskade

Metoder og procedurer

Screeningsspirometri vil blive udført med patienten siddende i sin personlige kørestol ved hjælp af BreezeSuite System. Forced Vital Capacity (FVC) & Forced Expiratory Volume in 1 second (FEV1) vil blive opnået og udtrykt som procentdelen af ​​den forudsagte værdi for hvert forsøgsperson baseret på en database med neurologisk intakte individer uden kendte lungelidelser, der blev udledt baseret på køn , alder og højde. Tre acceptable spirogrammer vil blive opnået, og resultatet af deres bedste forsøg vil blive brugt.

Screening Ortostatisk stresstest vil blive udført på patienten placeret på hjertestolen (stolehydraulik). Venstre hånd vil blive lagt i en armslynge og holdes på niveau med hjertet under hele undersøgelsen. Kontinuerligt slag-til-slag arterielt blodtryk vil blive erhvervet fra en fingermanchet placeret omkring venstre lang- eller pegefinger (Portapres-2) i rygliggende stilling, og når deltagerne flyttes til oprejst siddende stilling. Rygliggende stillinger vil blive opretholdt i 15 min. & opretstående stilling vil blive bibeholdt i 5 min. Basislinjeværdier i liggende stilling vil blive registreret i løbet af den sidste 5-minutters periode lige før ændring til oprejst stilling. Denne test vil blive afbrudt, hvis forsøgspersoner bliver svimmel eller symptomatisk for synkope.

Spirometri og respiratorisk muskelstyrketest: Standard spirometri vil blive udført i siddende stilling ved brug af BreezeSuite System (MedGraphics). FVC & FEV1 vil blive opnået. MP45-36-871-350 Differentialtryktransducer med UPC 2100 PC-kort og software (Validyne Engineering) vil blive brugt til at måle det maksimale inspiratoriske tryk (PImax) og det maksimale ekspiratoriske tryk (PEmax) i siddende stilling. PImax vil blive målt under maksimal inspiratorisk indsats begyndende ved næsten restvolumen, og PEmax vil blive målt under maksimal ekspiratorisk indsats startende fra næsten total lungekapacitet. Forsøgspersonerne vil blive bedt om at bruge et tre-vejs ventilsystem med gummislange som mundstykke. Trykmåleren inkorporerer en lækage på 1,5 mm i diameter for at forhindre glottisk lukning og for at reducere bukkale muskelbidrag under målinger. Vurderingen vil kræve en skarp, kraftfuld indsats, der opretholdes i minimum 2 sekunder. Det maksimale tryk vil blive taget som den højeste værdi, der varede i et sekund. Den maksimale værdi fra tre manøvrer, der varierede med mindre end 20 %, beregnes som gennemsnit. Deltagerne vil få specifikke instruktioner forud for testen og vil blive mundtligt coachet gennem spirometri- og respiratoriske muskelstyrkemanøvrer.

Ortostatisk stresstest:

Hver deltager vil blive testet om morgenen i et stille, temperaturkontrolleret (~22o C) kardiovaskulært laboratorium. Deres kost vil være begrænset til at udelukke koffein, alkohol og fødevarer med højt fedtindhold aftenen før og om morgenen undersøgelsen. Deltagerne vil blive bedt om at tømme deres blære, inden undersøgelsen påbegyndes. Kontinuerlig arteriel BP vil blive erhvervet fra en fingermanchet placeret omkring venstre lang- eller pegefinger eller tommelfinger (Portapres-2;). Venstre hånd vil blive lagt i en armslynge og holdes på niveau med hjertet under hele undersøgelsen. Manuelle arterielle BP-målinger vil blive taget i begyndelsen af ​​den liggende kontrolperiode og i slutningen af ​​restitutionsperioden med en digital blodtryksmåler. Et 3-aflednings-EKG vil blive placeret til EKG-overvågning. Ribseburs- og mavekinematik (respiratorisk kinematik) vil blive erhvervet ved hjælp af en induktiv plethysmograf. Baseline optagelse i 15 min. vil begynde efter en 5-minutters hvileperiode, der vil følge fagets forberedelse. Efter 15 minutters optagelse i liggende stilling vil deltagerne passivt blive flyttet til oprejst siddende stilling. Denne position bibeholdes i 15 min. Denne test vil blive afbrudt, hvis forsøgspersoner bliver svimmel eller symptomatisk for synkope. Hæmodynamiske variable vil blive indhentet ved 1000 Hz ved hjælp af ML880 PowerLab System. EKG, SBP og DBP vil blive beregnet ud fra kontinuerlig optagelse, og alle variabler vil derefter blive nedsamplet til 5Hz. Slag-til-slag SBP, DBP, RR-interval & HR vil også blive beregnet ud fra erhvervet kontinuerligt BP & EKG. Alle analyser vil blive udført ved hjælp af Matlab. Blodgennemstrømningen i hjertet vil blive målt ved hjerteultralyd ved hjælp af standardudstyr ved at placere en sensor over hjertet.

Blod katekolaminer:

Et sommerfuglekateter vil blive indsat i en antecubital vene under instrumentering for at tillade opsamling af blod uden yderligere stress for deltageren. Otte milliliter venøst ​​blod vil blive udtaget fra en antecubital vene i slutningen af ​​15 minutters liggende for at vurdere baseline adrenalin- og noradrenalin-niveauer. Blodtagning vil blive gentaget ved 3 & i slutningen af ​​15 min. opretstående stilling for at vurdere hurtige og stabile katekolaminers reaktioner på ortostatisk stress.

Baroreflex evaluering: De sidste 5 min. af data erhvervet fra hver stilling vil blive brugt til yderligere analyse. Slag-til-slag-tidsserien af ​​SBP- og RR-intervaller vil blive scannet for tre eller flere på hinanden følgende slag, der uafhængigt indeholder stigende og faldende tryk (SBP+, SBP-) & RR-interval (RR+, RR-) med minimum 1 mmHg SBP, & 4 ms RR intervaltærskler. Hvis en identificeret SBP-sekvens efterfølges af en identificeret RR-sekvens med forsinkelse på nul, et eller to slag, vil disse SBP- og RR-sekvenser blive tildelt som koblede. Kun koblede sekvenser med regressionskoefficient r>0,90 vil blive accepteret som baroreflekssekvenser (BRsq). Den gennemsnitlige hældning af alle BRsq vil blive beregnet og taget som et estimat af barorefleksfølsomhed (BRS, ms/mmHg). Antallet af slag involveret i SBP-ramper og BRsq vil blive bestemt ved hver tiltposition. Baroreflex-effektivitetsindekset (BEI) vil blive beregnet som forholdet mellem det samlede antal BRsq og det samlede antal SBP-ramper.

sEMG-protokol: Elektriske impulser stammer fra regulatoriske neuroner, transporteres via motoriske nerver, transmitteres gennem neuromuskulær forbindelse og forplanter sig gennem muskelmembraner, kan registreres ved overfladeelektromyografi (sEMG). Denne fysiologiske test er ofte afhængig af klinisk lungefunktionstest og i forskning, har vist sig at være en nøjagtig afspejling af den kontraktile styrke af åndedrætsmusklerne. Vi vil bruge et multimuskelt sEMG-baseret mål for motorisk output fra centralnervesystemet registreret under frivillige motoriske opgaver forsøgt i liggende stilling under strengt kontrollerede forhold der var baseret på Brain Motor Control Assessment (BMCA) principper. Protokollen består af følgende frivillige manøvrer efterfulgt af 5 min. af stille vejrtrækning: dyb vejrtrækning, PImax-opgave og PEmax-opgave. Hver manøvre vil blive signaleret af en hørbar tone og gentages tre gange. PImax og PEmax under disse opgaver opretholdes i minimum 5 sekunder. Luftvejstrykket vil blive registreret samtidigt med sEMG ved hjælp af et tre-vejs ventilsystem med en tryktransducer som beskrevet ovenfor. Overflade-EMG-optagelser vil blive udført med par forsænkede FE9-sølv-sølvchlorid-hætteelektroder (Grass Instruments, W Warwick, RI) centreret over musklen og placeret 3 cm fra hinanden for hver registreret muskel. Huden vil blive forberedt til at reducere intra-elektrode impedans. Højre og venstre øvre del af pectoralis (PEC), 6. intercostal (IC6), rectus abdominus (RA) og obliquus abdominus (OBL) muskler vil blive registreret. Jordelektroden vil blive placeret over acromion-processen. sEMG vil blive optaget ved hjælp af en Eclipse Neurological Workstation (Axon Systems Inc.). De indkommende sEMG-signaler vil blive forstærket med en forstærkning på 500, filtreret ved 30-1000 Hz og samplet ved 2000 Hz.

Ultralyds hjerteekografi: Standard venstre ventrikulære ekkokardiogram i liggende hviletilstand vil blive opnået, der måler den endediastoliske diameter (Dd) og den endesystoliske diameter (Ds). Ti på hinanden følgende slag vil blive analyseret, og middelværdien vil blive brugt til beregninger af hjertevolumen (Q): Q= (Dd)3- (DS)3x HR 35.

Træning af respiratoriske muskler:

Under træningssessionen vil forsøgspersonerne sidde i deres personlige kørestol med en tilt på ca. 45° head-up. En tærskelpositivt eksspiratorisk trykanordning og en tærskelinspiratorisk muskeltræner med flangemundstykke vil blive brugt til et område på 20 til 41 cm H2O. Disse enheder vil blive samlet ved hjælp af et T-formet stik (Airlife 001504). Deltagerne vil blive instrueret i at udføre maksimal inspiratorisk og ekspiratorisk indsats mod en trykbelastning. Under inhalation vil forsøgspersonerne blive instrueret i at påbegynde hvert åndedræt fra restvolumen (RV) og fortsætte indsatsen, indtil deres lunger føles fulde. Under udånding vil forsøgspersonerne blive instrueret i at trække vejret fra den samlede lungekapacitet og opretholde deres indsats, indtil deres lunger føles tomme. Deltagerne vil blive bedt om at træne 45 min. om dagen, 5 dage om ugen, i 4 uger. Træningen vil blive indledt med en belastning svarende til 20 % af deres individuelle PImax & PEmax med progressive stigninger som tolereret op til 40 % af deres baseline PImax eller PEmax. Målet vil være, at alle patienter træner ved 40 % af PImax & PEmax i løbet af den sidste uge af træningen. En intervaltræningsprotokol vil blive brugt med patienter, der udfører seks arbejdssæt, 5 min. i varighed, adskilt af hvileintervaller på 1-3 min.. Et forskningsteammedlem vil overvåge alle træningssessioner.

Foreløbige resultater viste, at RMT vil øge FVC, FEV1, PImax og PEmax hos forsøgspersoner sammenlignet med værdier før træning. Den største effekt forventes for ekspiratoriske værdier (FEV1 og PEmax). En årsag til dette kan være det faktum, at ekspiratorisk funktion, den mest begrænsede efter SCI, har et større vindue for forandring. Vores resultater viste, at en gennemsnitlig stigning på 8-9% med en prøvestørrelse på 24-26 patienter kunne afsløre en signifikant forskel med en styrke på 80-86% i alle spirometriske værdier.

Mål 2. Forbedring i BP & mekanismer forbundet med blodtryksændringer blev vurderet ved hjælp af lavfrekvente komponenten af ​​effektspektral tæthed af systolisk (SBP) & diastolisk (DBP) blodtryksværdier & mængden af ​​katekolaminer målt i blodniveauer. Baseret på foreløbige fund forventes der små ændringer i de hvilende BP-værdier efter træning. Efter træning forventes stigningen i SBP, når stilling ændres til sit-up, dog at være stærk med lav variabilitet. Beregningerne viste, at selv med n=20 vil effekten være 84%, og når n=24 vil den blive øget til 94%. Ændringer i DBP forventes at være lavere med en effekt på 80 % for n=24. Lignende værdier blev opnået, når lavfrekvente moduleringer af SBP og DBP blev analyseret.

Ifølge denne analyse vil antallet af forsøgspersoner fra 20 til 24 resultere i en betydelig stigning med 87 % effekt. Effektiviteten og følsomheden af ​​baroreflex blev begge forbedret efter træning i den foreløbige undersøgelse. Efter træning, som reaktion på ortostatisk stress, blev der opnået en væsentlig stigning i barorefleks-responsiviteten, og en styrke på 83 % vil resultere med en prøvestørrelse på 24. Baroreflex-følsomheden udviste meget større variabilitet. Hvis variabiliteten forbliver høj i den foreslåede undersøgelse, er evnen til at opnå en signifikant forskel fra før til efter træning 83 % med en stikprøvestørrelse på 28 patienter.

Et fald i variabilitet er dog meget sandsynligt med en større prøvestørrelse, og styrken stiger til 86% med en prøve på 24 patienter med et 32% fald i variabilitet.

Baseret på resultaterne af test-gen-test optagelser i 10 SCI-personer, vil det matchede antal utrænede forsøgspersoner (n=12) være nok til at danne en kontrolgruppe. Afvigelserne fra middelværdierne viste sig at være så lave, at det ville være umuligt at nå signifikans med en rimelig stikprøvestørrelse for denne gruppe.