Neuromodulation for at forbedre respiratorisk funktion ved cervikal rygmarvsskade

Der er fem hovedfaser i denne undersøgelse. Den første fase er baseline-testning, anden fase er midlertidig implantation, tredje fase er post-temporær implantatkortlægning/behandling, fjerde fase er permanent implantation, og femte fase er post-permanent implantatbehandling. Under hver af de tre faser vil forsøgspersonerne have to gange om ugen laboratorietestsessioner og daglige hjemmetræningssessioner. Da dette er en forundersøgelse, er faserne designet til at udvælge emner, der vil være mest lydhøre og vil drage fordel af denne strategi.

Fase 1. Baseline test/træning (op til 6 måneder, UCLA Semel Institute for Neuroscience and Human Behavior), hvis formål er at sikre, at hvert forsøgsperson begynder med de fulde fordele, der kan opnås ved standard rehabiliterende respirationsterapi og har en stabil baseline af funktion før de begynder epidural stimulation. 15 forsøgspersoner vil gennemgå denne fase. Maksimalt indåndings- og udåndingstryk, hvilende spontan respiratorisk aktivitet og respiratorisk muskel-EMG vil blive målt i denne fase. Forsøgspersoner i respiratorassistenttilstand (medmindre eller indtil de selv kan opretholde tilstrækkelig respiration) vil blive overvåget via pneumotachometer for ændringer i respirationsfrekvensen. Derudover vil forsøgspersonerne gennemgå motoriske og sensoriske tests. Forsøgspersonerne skal udvise stabil respirationsfunktion før implantation, så hvis et forsøgsperson udviser små forbedringer efter 3 måneder, vil forsøgspersonen fortsætte med at træne, indtil de har nået deres maksimale effekt af træning (op til 6 måneder). Forsøgspersoner, der viser stabil baseline efter 3 måneder, vil fortsætte til fase 2. Hvis et forsøgspersons helbred forværres, herunder ikke-respiratorisk funktion, vil forsøgspersonen blive vurderet af en passende læge, og testning vil blive afholdt, indtil forsøgspersonens helbred er forbedret og holder sig stabil i mindst 2 måneder.

Fase 2. Midlertidigt implantat (1 dag, 24 timers overnatning, UCLA Medical Center, Santa Monica). Forsøgspersoner vil gennemgå en midlertidig stimulatorimplantatoperation. Under operationen vil der blive udført intraoperativ kortlægning med implantatet for at demonstrere effektive stimuleringsområder. Op til 12 forsøgspersoner med bevis for respons på baseline-testning vil gennemgå denne fase fra puljen af ​​12 forsøgspersoner i fase 1 ovenfor. Respons på respirationstræning vil være baseret på maksimal respiratorisk indsats, respiratoriske evner i hvile og respiratorisk muskel-EMG. Forsøgspersoner vil blive overvåget natten over efter operationen som en forebyggende foranstaltning.

Fase 3. Post-temporær implantatkortlægning/behandling (op til 10 dage, UCLA Semel Institute for Neuroscience and Human Behavior) Respirationsevnen vil blive vurderet. Respiratorisk rehabiliteringsprogram med stimulatoren vil blive brugt til at genaktivere respirationsfunktionen. Forsøgspersoner vil blive testet dagligt, op til 10 ikke-konsekutive sessioner i klinikken. Hver session varer op til 2 timer. Forsøgspersonen vil have det midlertidige implantat i minimum 1 uge og højst 2 uger. Maksimal respiratorisk indsats og hvilende respiratoriske evner vil blive evalueret, ligesom post-implantat PROM'er vil blive vurderet. Når de optimale parametre er blevet identificeret, vil elektrodekonfiguration(er), der tillader forsøgspersoner at manipulere deres åndedrætsmønster, blive brugt. Forsøgspersoner vil få lov til at bruge stimulator i hjemmet (dagligt, med identificerede parametre) med åndedrætstræning ud over test to gange om ugen. Hjemmebrug vil involvere at tænde for stimulatoren, trække vejret med ventilatoren. De samme 12 forsøgspersoner fra fase 2 vil gennemgå denne fase.

Fase 4. Permanent implantat (1 dag, 24 timers overnatning, UCLA Medical Center, Santa Monica). Forsøgspersoner vil gennemgå en stimulatorimplantatoperation. Under operationen vil der blive udført implantation af elektroder. Den ideelle placering vil være baseret på tidligere midlertidig prøveplacering. Op til 10 forsøgspersoner med de fleste tilslutningsmuligheder og tegn på respons på baseline-testning vil gennemgå denne fase fra puljen af ​​12 forsøgspersoner i fase 3 ovenfor. Respons på åndedrætstræning vil blive vurderet. Forsøgspersoner vil blive overvåget natten over efter operationen som en forebyggende foranstaltning.

Fase 5. Post-permanent implantatkortlægning/behandling (op til 12 måneder, UCLA Semel Institute for Neuroscience and Human Behavior), hvor elektrodekonfigurationen(erne), der aktiverer respiratoriske muskler, vil blive brugt. Respiratorisk rehabiliteringsprogram med stimulatoren vil blive brugt til at genaktivere respirationsfunktionen. 10 forsøgspersoner vil blive testet op til to gange om ugen i klinikken i op til 2 timer pr. session. Respiratorisk respons på stimulation vil blive vurderet. Når de optimale parametre er blevet identificeret, vil elektrodekonfiguration(er), der tillader forsøgspersoner at manipulere deres åndedrætsmønster, blive brugt. Forsøgspersoner vil få lov til at bruge stimulator i hjemmet (dagligt, med identificerede parametre) med åndedrætstræning ud over test to gange om ugen. De samme 10 forsøgspersoner fra fase 4 vil gennemgå denne fase.

Tidslinje. Undersøgelsen er et sikkerheds- og gennemførlighedsforsøg. Dette er en enkeltarmsimplantation af permanent elektrode for at vurdere sikkerheden og tidlig effektivitet af cervikal spinal epidural stimulering for at forbedre respirationsfunktionen. Den udføres over en periode på op til 6 måneder eller 21 måneder i henholdsvis 1, 2 eller 3 perioder (fig. 3): Fase 1. Baselinetræning (op til 6 måneder), Fase 2. Midlertidigt forsøgsimplantat (1) dag), fase 3. Post-temporær forsøg med implantatbehandling (op til 10 dage), fase 4. Permanent implantat (1 dag, med op til 2 måneder til kirurgisk genopretning), fase 5. Post-permanent implantatbehandling (op til 12 måneder). Derfor vil 15 forsøgspersoner være involveret i op til 6 måneder, mens 12 forsøgspersoner vil være involveret i op til 7 måneder, og 10 forsøgspersoner involveret i op til 21 måneder (18 måneders test med op til 2 måneders restitution).

Hjemmebrug. For at sikre sikkerheden vil ventilatoren yde støtte til patienten under hjemmebrug med stimulator tændt, ligesom den gør, når epidural stimulation ikke er aktiveret. Patienten vil ikke blive fuldstændig afbrudt til ventilatoren, medmindre uafhængighed af ventilatoren opnås gennem en gradvis og meget nøje overvåget fravænningsproces, hvor patienten vil demonstrere stabil O2-mætning og tilstrækkelig minutventilation gennem fravænningsstadierne. Fravænning (og tegn på forbedret respiratorisk muskelfunktion) vil bestå i gradvist at reducere niveauet af støtte leveret af ventilatoren, mens det kræves, at patienten, efterhånden som fravænning finder sted, opretholder en stabil minutventilation på egen hånd.

For at sikre sikkerheden vil disse fravænningsmanøvrer kun blive udført med en respiratorterapeut til stede, og en AMBU-taske med supplerende O2 vil være tilgængelig. Ydermere vil plejepersonalet for sikkerheds skyld opnå puls, blodtryk, temperatur med 15 minutters intervaller og O2-mætning kontinuerligt, eller når der er en ændring i ventilatorindstillingen. Derudover vil dette kun blive udført, når forsøgspersonen er ved fuld bevidsthed, vågen og følger kommandoer.