Kombineret terapeutisk luftblanding og elektrisk stimulering for at forbedre vejrtrækning og håndfunktion ved rygmarvsskade (AIHH+tSCS)

Formålet med dette forslag er at teste præcisionen og effektiviteten af ​​at kombinere anvendelsen af ​​AIHH-eksponering med tSCS til primær respons på opgavespecifik træning i kronisk SCI ved at forfølge følgende specifikke mål:

Mål 1: At teste hypotesen om, at en kombination af enkelt session AHH med tSCS parret respiratorisk styrketræning synergistisk vil inducere større respiratorisk motorisk output ved kronisk SCI end nogen behandling alene.

Begrundelse. Respiratorisk faseafhængig aktivering af spinale kredsløb kræver hjernestammens neurale drift. Derfor vil forøgelse af faldende drev med AIHH, mens aktiveringstærsklen for spinal neuronal kredsløb sænkes med tSCS, have synergistisk effekt.

Formål 2: At teste hypotesen om, at kombination af AHH i en enkelt session med tSCS-parret styrketræning i øvre ekstremiteter synergistisk vil inducere større motorisk output i overekstremiteterne ved kronisk SCI end nogen behandling alene.

Begrundelse. Præcision overekstremitetsfunktion kræver direkte corticospinal innervation og afferent feedback. Derfor vil forøgelse af faldende drev med AIHH og sænke aktiveringstærskel for afferenter med tSCS have synergistisk effekt.

Mål 3: At identificere biomarkører forbundet med nedsat respons på kombinatorisk AIHH med tSCS-parret funktionel styrketræning i kronisk SCI.

Begrundelse. Tilstedeværelse af enkelt nukleotidpolymorfi (SNP) i gener involveret i neuroplasticitetsrelateret cellesignalering vil underminere behandlingsrespons.

Eksperimentelle procedurer

Undersøgelsen vil involvere i alt 5 besøg, som hver varer i ~3 timer. Første besøg vil være klinisk vurdering efterfulgt af 4 eksperimentelle eksponerings- og testbesøg.

Kliniske vurderinger. Ud over de kliniske vurderinger, der udføres under personlig screening, vil vurderinger blive udført for at karakterisere hver enkelt persons kliniske præsentation og SCI, og for at bestemme initial status for at overvåge sikkerhed og reaktioner på undersøgelsesprocedurer. Standardiserede kliniske tests vil blive brugt til at vurdere spasticitet, neuropatiske og kroniske smerter, vitale tegn og tilstedeværelse og sværhedsgrad af søvnforstyrret vejrtrækning. Specifikt vil de internationale standarder for neurologisk klassificering af rygmarvsskade blive brugt til at vurdere segmentel sensorisk og motorisk funktion og bestemme skadekarakteristika (Kirshblum et al., 2011). Spasticitet vil blive vurderet ved hjælp af Spinal Cord Assessment Tool for Spastic Reflexes (SCATS), et objektivt og pålideligt mål for kloniske, ekstensor- og flexorspasmer (Benz et al., 2005). Neuropathic Pain Questionnaire Short Form (Backonja & Krause, 2003) vil blive brugt til at vurdere neuropatisk smerte og Brief Pain Inventory, en valideret selvrapportvurdering af smertens sværhedsgrad og dens indvirkning på funktion, vil blive brugt til at vurdere og overvåge smerte ( Keller, 2004). Vitale tegn, herunder hjertefrekvens og blodtryk, vil blive vurderet, og baseline-mål vil blive brugt til at overvåge sikkerheden og evaluere reaktioner på undersøgelsesprocedurer og til at vurdere unormale autonome reaktioner såsom autonom dysrefleksi. Da koffein og nikotin ændrer hjerte-lungefunktionen og kan påvirke respons på undersøgelsesinterventioner, vil deltagerne blive bedt om at afstå fra indtagelse af koffeinholdige drikkevarer og brug af nikotin (f.eks. tobaksvarer og elektroniske cigaretter) i minimum 2 timer før deltagelse i undersøgelsen procedurer (Turnbull et al., 2017; Hernandez-Lopez et al., 2013; Navarrete-Opazo et al., 2017a). Deltagerne vil blive bedt om selv at rapportere koffein- og nikotinbrug som en del af overvågningsprocedurerne (sammen med ændringer i smerte, spasticitet, medicin osv.). Vi overvejede mere rigide begrænsninger for brugen af ​​disse stoffer og konkluderede, at rekruttering og fastholdelse ville blive negativt påvirket, hvis deltagere blev udelukket eller forventet at afholde sig fra brugen af ​​disse almindelige produkter. Deltagerne vil selv rapportere deres risiko for søvnforstyrret vejrtrækning (dvs. søvnapnø) ved hjælp af det validerede Berlin-spørgeskema (Chung et al., 2008). Søvnapnø og søvnforstyrret vejrtrækning er meget udbredt hos personer med kronisk SCI, hvilket kan påvirke AIH-effekter (Sankari et al., 2014; Mateika og Syed, 2013; Vivodtzev et al., 2020). Som en bemærkning er det ikke praktisk at udelukke dem med søvnapnø, da nyere estimater indikerer, at næsten 80 % af dem med cervikal SCI og mere end 50 % af dem med thorax SCI oplever i det mindste et vist niveau af søvnforstyrret vejrtrækning (Sankari et al. ., 2014). Søvnapnø ser faktisk ud til at forbedre effektiviteten af ​​AIH-terapi hos mennesker med SCI (Vivodtzev et al., 2020). Samlet set vil disse kliniske vurderinger give os mulighed for udførligt at karakterisere undersøgelsesdeltagere og beskrive træk ved vores undersøgelsespopulation. Detaljeret klinisk karakterisering vil også gøre os i stand til nøje at overvåge deltagerne for sikkerhed og uønskede reaktioner.

Efter færdiggørelsen af ​​det indledende papirarbejde og de kliniske vurderinger, vil deltagernes bioprøve (spyt og blod) blive indsamlet.

Passiv savlen spyt. Spytprøven vil blive indsamlet én gang på dag 1 af den kombinatoriske behandlingssession. Deltagerne vil blive bedt om kun at drikke vand og skylle munden med vand 10 minutter før opsamling af spyt. Deltagerne vil derefter blive bedt om at samle spyt i munden og deponere 2 ml spyt i et sterilt DNAase/RNAase-frit spytopsamlingsrør. Spyttet vil blive frosset og opbevaret ved -20 C, umiddelbart efter afhentning. Spytprøver viser forsøgspersonens kodede ID, dato for prøvetagning og undersøgelsens IRB-nummer. Efterfølgende vil prøven blive transporteret til og opbevaret ved -80 C på Jay Nair Research Laboratory, Jefferson Alumni Hall, hvor den vil blive analyseret af undersøgelsens efterforsker, Dr. Jay Nair. Spytprøver vil blive optøet og centrifugeret til analyse. Når undersøgelsen er afsluttet, vil den resterende prøve blive ødelagt ved at hælde 10 % blegemiddelopløsning i prøven. Den blegede prøve vil blive hældt ned i laboratorieafløbet og kasseret.

Efter biomarkørprøveindsamling og foreløbig sikkerhedstestning beskrevet ovenfor, vil vi fortsætte med eksperimentelle procedurer på Jefferson Rehabilitation Institute forskningslaboratoriet. I tilfældig rækkefølge vil deltageren enten modtage AIIH/Sham-eksponering, en 20 minutters pause efterfulgt af tSCS parret med respiratorisk styrketræning (undersøgelse 1) eller funktionel træning i øvre ekstremiteter (undersøgelse 2). Den resterende del af undersøgelse 1/undersøgelse 2-eksperiment vil blive udført efter en udvaskningsperiode på minimum 1 uge.

På samme måde vil deltageren modtage enten AIIH/Sham-eksponering, en 20 minutters pause efterfulgt af tSCS parret med funktionel træning af øvre ekstremiteter (Studie 2). Den resterende del af undersøgelse 2-eksperimentet vil blive udført efter en udvaskningsperiode på mindst 1 uge.

Neurofysiologi

Studie 1 Overfladeelektromyografi (EMG). Costal diafragma, ekstern interkostal, sternocleidomastoideus muskelaktivitet vil blive registreret under stille vejrtrækning og maksimale inspiratoriske anstrengelser ved hjælp af en overfladeelektrode placeret i det 7. eller 8. interkostale rum på midclavicular line. Signaler vil blive forstærket (x 200) og båndpasfiltreret (0,1-3 kHz; Model 78D, Grass Instruments; Oakville, ON, Canada), samplet ved 10 kHz (PowerLab 16SP, AD Instruments; Colorado Springs, CO, USA) , og overvåget online ved hjælp af LabChart-software (AD Instruments; Colorado Springs, CO, USA) [9] [10].

Undersøgelse 2 Surface EMG: First dorsal interosseous EMG (FDI): for at registrere elektrisk aktivitet fra den øvre ekstremitetsmuskel, vil selvklæbende overfladeelektroder blive placeret på den dominerende side FDI fastgjort til huden i en muskelsene med en elektrode placeret over mave af musklen (~3 cm fra hinanden). De anvendte elektroder og forstærkere vil være de samme som ovenfor.

Jordelektroden placeres på acromion-processen af ​​scapula eller den forreste øvre hoftehvirvelsøjle i bækkenet. Huden renses før elektrodeplacering ved hjælp af ledende gel for at minimere elektrisk impedans. Dette kan omfatte barbering af det hudområde, hvor elektroderne skal placeres.

Transkraniel magnetisk stimulering

Undersøgelse 1: Membranmotoriske fremkaldte potentialer: Forsøgspersonerne vil sidde komfortabelt, fuldt støttet med nakken let bøjet. Transkraniel magnetisk stimulering udføres i henhold til teknikken beskrevet af [11]. Hovedpunktet af kraniet identificeres ved skæringspunktet mellem nasion til inion og tragus til tragus. Den region af cortex, der er ansvarlig for diafragmamotorisk aktivering, er placeret ca. 3 cm lateralt og 2 cm anteriort for vertexet. Enkeltpulsstimuli (1 Hz) leveres ved hjælp af en håndholdt 70 mm ottetalsspole drevet af en magnetisk stimulator. Spolen holdes over venstre hjernehalvdel med strøm i anteroposterior retning. Spolen flyttes derefter lidt fra det forudbestemte sted og roteres i 45° rater, indtil den største MEP observeres. Denne placering er markeret på en tætsiddende badehætte placeret over motivets hoved for at sikre nøjagtig spolepositionering i fremtidige stimulationer.

Undersøgelse 2: FDI motorisk fremkaldte potentialer: Forsøgspersonerne vil sidde komfortabelt til stimulering. Den optimale position til at fremkalde et motorisk fremkaldt potentiale i FDI-musklen (hot spot) bestemmes ved at flytte spolen, med håndtaget pegende bagud og 45° væk fra midterlinjen, i små trin langs håndrepræsentationen af ​​den primære motoriske cortex. Enkeltpulsstimuli (1 Hz) leveres ved hjælp af en håndholdt 70 mm ottetalsspole drevet af en magnetisk stimulator. Spolen holdes over den dominerende sidehalvdel af hjernen med strøm i anteroposterior retning. Hot spot er defineret som den region, hvor den største MEP i FDI kunne fremkaldes med den minimale intensitet (Rothwell et al., 1999). Denne placering er markeret på en tætsiddende badehætte placeret over motivets hoved for at sikre nøjagtig spolepositionering i fremtidige stimulationer.

Cervikal magnetisk stimulering.

For undersøgelse 1 og 2 er placeringen for CMS-stimulering den samme. Dette vil blive gjort i henhold til teknikken beskrevet af [12]. Enkelt-puls (1 Hz) stimuli vil blive leveret ved hjælp af en 90 mm håndholdt cirkulær spole placeret over den cervikale rygsøjle (C3-C7). Rekrutteringskurver plottes ved gradvist at øge intensiteten af ​​stimulus fra 40 til 100 % af den maksimale stimulatoroutput i intervaller på 5 %. Cirka 3-10 stimulationer vil blive udført ved hver intensitet adskilt af 10-30 sekunder. Hvis forsøgspersonen ønsker at holde en længere pause mellem stimulationerne, kan de gøre det, indtil de er klar til at fortsætte. Enkeltpuls (1 Hz) stimulering er meget sikker selv ved de højeste stimulatorudgange [13]. Hvis forsøgspersonen ønsker at holde en længere pause mellem stimulationerne, kan de gøre det, indtil de er klar til at fortsætte. Som med alle procedurer vil deltagerne blive nøje overvåget for ethvert ubehag. Rekrutteringskurver for CMS vil blive plottet, men startende ved 60 % stimuleringsintensitet. Under disse stimuleringsprocedurer vil vi nøje overvåge forsøgspersonen for ubehag, og de opfordres til at informere forsøgslederen, hvis de ønsker at teste for at holde pause og tage en pause, eller hvis de ikke længere ønsker, at der skal forekomme stimulationer.

Ventilation (undersøgelse 1 og 2)

Efter at vi har udført baseline stimulationerne (CMS og TMS), vil vi registrere vejrtrækningsfrekvens, tidalvolumen, minutventilation og koncentrationer af indåndet/udløbet gas under normal hvilende vejrtrækning i en periode på 5-10 minutter. Disse foranstaltninger vil fortsætte under AIHH/Sham-eksponering og i op til 1 time efter.

Funktionelle vurderinger

Respiratoriske vurderinger (undersøgelse 1)

Efter tilmelding til undersøgelsen vil baseline respiratorisk funktion blive vurderet på to tidspunkter før interventionen: 1) under deltagerscreening og 2) på dag 1 (præ-test) af hver intervention (AIHH/Sham + tSCS parret respiratorisk styrketræning) . Denne tilgang vil sikre en valid indledende vurdering og minimere indflydelsen af ​​motorisk læring på resultater (Larson et al., 1993). Efterfølgende (efter) test af respiratorisk funktion vil blive udført på dag 1, 3 og 7 efter intervention. For hver intervention vil vi beregne den initiale effekt, målt som ændringen i funktion fra pre-test til post-test. Tidsplanen efter testning sikrer, at vi er i stand til at kvantificere vedvarende ændringer efter hver intervention (eller sham) protokol. Respiratoriske test vil blive udført i en randomiseret rækkefølge, og minimum 3 forsøg af hver test vil blive udført med hvileintervaller mellem forsøgene. Tests vil blive udført på omtrent samme tidspunkt af dagen og i en konsistent, siddende stilling (Terson de Paleville et al., 2014). Al testning vil blive udført i overensstemmelse med testretningslinjerne fra American Thoracic Society (ATS, 2002), og værdierne vil blive justeret for personer med SCI (Kelley et al., 2003). Vores forskerhold har ekspertise med klinisk respiratorisk testning, og disse er rutinemålinger på Brooks Rehabilitation.

Maksimalt inspiratorisk og ekspiratorisk tryk er de primære undersøgelsesresultater. Generering af Inspiratorisk tryk er indikativ for inspiratorisk styrke og er forbundet med lungesundhed og infektionsrisiko (Raab et al., 2016; Postma et al., 2013; Stolzmann et al., 2008). Generering af eksspiratorisk tryk afspejler den ekspiratoriske respiratoriske styrke og er forbundet med luftvejsclearance og hoste (Park et al., 2010). Generering af Inspiratorisk og ekspiratorisk tryk forbedres efter ugers respiratorisk styrketræning og efter endagssessioner med AIH (Roth et al., 2010; Mueller et al., 2012; Ahmed et al., 2017; Sutor et al., 2021). Målinger vil blive opnået ved hjælp af et mundstykke fastgjort til pneumotachen (Hans Rudolph, Shawnee, KS, USA) for at måle indeks for ventilation og brug af næseklemmer. For at opnå maksimalt inspiratorisk tryk vil deltagerne ånde ud til restvolumen og forsøge en maksimal inspiration i mindst 2 sekunder med okkluderet inspireret linje. Maksimalt ekspiratorisk tryk vil blive målt med tvungen eksspiration mod okkluderet ekspireret linje efter deltageren inhalerer til næsten total lungekapacitet (ATS, 2002).

Tvungen vital kapacitet er volumen af ​​luft, der fortrænges under en tvungen eksspiration til restvolumen, efter en fuld inspiration til total lungekapacitet. Forceret vitalkapacitet vil blive målt ved hjælp af et mundstykke fastgjort til pneumotachen (Hans Rudolph, Shawnee, KS, USA) og brug af næseklemmer. Signalet vil blive optaget ved hjælp af Powerlab (AD Instruments; Colorado Springs, CO, USA). Der vil blive registreret mindst tre acceptable flow-volumen-kurver. Nedsat lungefunktion er forbundet med højere risiko for luftvejssygdomme og højere dødelighed (Postma et al., 2009; Stolzmann et al., 2010).

Luftvejsokklusionstryk (P0.1) er det tryk, der genereres ved munden i det første 0,1 sekund af inspirationen, når luftvejen uventet er tilstoppet ved slutningen af ​​en ekspiration. Genereringen af ​​det negative tryk på 0,1 sekunder afspejler respiratorisk motordrift uden tid til modifikation af sensoriske systemer (lungestræk, visuelt osv.). I det væsentlige afspejler P0.1 den spontane (automatiske) funktionelle aktivitet af inspiratoriske muskler i hvile. Mundokklusionstryk på dette tidspunkt betragtes ofte som et indeks for inspiratorisk neuromuskulær drift (Whitelaw og Derenne, 1993). Denne foranstaltning opnås, mens deltagerne trækker vejret gennem et mundstykke forbundet til en 2-vejsventil i et lukket kredsløb. Inspirationsventilen vil blive tilstoppet uden deltagernes bevidsthed under udånding og vedligeholdes indtil den efterfølgende inspiratoriske indsats. Generering af negativt tryk vil blive registreret ved hjælp af en tryktransducer forbundet til den opvarmede pneumotach (Hans Rudolph, Shawnee, KS, USA); minimum 6-7 optagelser vil blive opnået og gennemsnittet.

Funktionsvurdering af øvre ekstremiteter (undersøgelse 2)[JN1]

Vi vil bruge Box and Blocks og Grip Release Test til at vurdere håndens funktion. Til funktionel opgaveøvelse vil vi bruge Edee Field-Fote-protokollen.

Eksperimentel intervention

Akut intermitterende hyperkapnisk hypoxi/sham-eksponering for undersøgelse 1 og 2

Efter at der er foretaget baseline-optagelser (magnetisk stimulation og hvileventilation for undersøgelse 1 og funktionelle test af øvre ekstremiteter for undersøgelse 2), vil forsøgspersonen blive positioneret til levering af AIHH/Sham i begge undersøgelser. Motivet vil sidde komfortabelt med ryggen og hovedet støttet. Den eksperimentelle luft leveres gennem en ansigtsmaske, der er fastgjort til en reservoirpose med de forudbestemte fraktioner af indåndet ilt og kuldioxid. Til akut intermitterende hypoxi med hyperkapni (målfraktion af indåndet oxygen [FIO2] = 0,09; målfraktion af indåndet kuldioxid [FICO2] = 0,04). I alt 15 hypoxiske og hyperkapniske episoder vil blive leveret, hver af 60 sekunders varighed og adskilt af 90 sekunders indåndingsluft. Ved eksponering for Sham-luft vil deltageren indånde rumluft i samme tidsrum. Forsøgspersonerne vil blive spurgt, om de føler sig okay med få minutters mellemrum under protokollen, og kardiovaskulære vitale tegn (puls, blodtryk og iltmætning) vil blive overvåget hele vejen igennem. Ventilatoriske parametre skitseret ovenfor vil også blive overvåget.

Kardiovaskulær monitorering for både undersøgelse 1 og 2

Oxyhæmoglobinmætning (SpO2) måles kontinuerligt under AIH ved hjælp af ikke-invasiv fingerpulsoximetri. Hjertefrekvens (HR) og blodtryk (BP) overvåges under baseline tidevandsåndedræt og hver 2.-3. trin i AIH-forsøget ved hjælp af et automatiseret blodtryksmåler. Hvis SpO2 falder til under 80 % under en hypoksisk dosis, vil den indåndede O2 blive hævet, indtil SpO2-niveauerne er ≥80 %. Det forventes ikke, at HR eller BP vil stige for meget (HR < 100 bpm; BP < 160/100) under AIH. Tidligere undersøgelser med brug af AIH har ikke rapporteret nogen negative reaktioner på AIH, og at de fleste deltagere ikke kan skelne mellem indånding af de korte anfald af lavere ilt og rumluft [14, 15]. Først når vitale tegn er vendt tilbage til det normale efter AIH-protokollen, vil vi fortsætte eksperimentet.

tSCS-parret Respiratorisk styrketræning (undersøgelse 1)

tSCS-parret respiratorisk styrketræning til undersøgelse 1 vil blive udført 20 minutter efter AIHH- eller Sham-behandlingen. En lukket løkke stimulationsparameter vil blive brugt til at parre med respiratorisk styrketræning. I en lukket sløjfe-stimulering opdateres parametrene løbende i realtid, baseret på personens nøjagtige bevægelsestilstand i det øjeblik. Stimuleringen vil blive anvendt samtidig med respiratorisk styrketræning styret af et team af uddannede ergo- og fysioterapeuter. Respiratorisk styrketræning vil blive udført ved hjælp af en standard, fjederbelastet tærskelanordning (Respironics Inc, Murrysville, PA, USA). Fjederen kan justeres for at ændre det nødvendige tryk for at åbne ventilen, og enheden er reversibel til brug med både inspiratorisk og ekspiratorisk træning. Den håndholdte enhed er let tilgængelig og almindeligt anvendt i klinisk praksis. Deltagerne vil gennemføre 1 opvarmningssæt ved en tryktærskel på cirka 40 % af deres præ-testresultater (opnået samme dag) for maksimal generering af inspiratorisk og ekspiratorisk tryk. Efter opvarmning vil deltagerne træne ved tryktærskel ca. 70 % af deres prætestresultater og vil inkludere tre sæt af 6-12 gentagelser til både inspiratorisk og ekspiratorisk styrketræning. Et træningsånde vil bestå af en ~1-2 sekunders vedvarende anstrengelse gennem enheden, adskilt af 5-10 sekunders stille vejrtrækning. Dette format af AIH efterfulgt af opgavespecifik træning er blevet anvendt med succes i tidligere undersøgelser (Hayes et al., 2014; Ahmed et al., 2017) og giver tilstrækkelig tid til at øge BDNF efter AIH eller AIHH, og derved øge effekten af opgavespecifik træning (Baker-Herman et al., 2004; Lovett-Barr et al., 2012; Welch et al., 2020).

tSCS-parret funktionel træning af øvre lemmer (undersøgelse 2)

tSCS-parret funktionel træning af øvre lemmer til undersøgelse 2 vil blive udført 20 minutter efter AIHH- eller Sham-behandlingen. En lukket sløjfe-stimuleringsparameter vil blive brugt til at parre med funktionel træning af øvre lemmer. I en lukket sløjfe-stimulering opdateres parametrene løbende i realtid, baseret på personens nøjagtige bevægelsestilstand i det øjeblik. Stimuleringen vil blive anvendt samtidig med funktionel træning af øvre lemmer, styret af et team af uddannede ergo- og fysioterapeuter. tSCS-parrede funktionelle træningssessioner for øvre lemmer vil vare ~1 time. Træning kan omfatte træning af overekstremiteter af store og små bevægelser, spil og manipulation af store og små objekter. FTP i øvre ekstremiteter kan omfatte gentagelser af rækkevidde, greb og manipulation.

Udvaskningsperiode. En udvaskningsperiode på 1 uge vil forekomme mellem hver enkelt sessionsintervention for at minimere overførselseffekter. Varigheden af ​​denne udvaskningsperiode er baseret på humane data, der tyder på, at effekten af ​​en enkelt session AIH-undersøgelse ikke længere kunne påvises en uge senere (Sutor et al., 2021). Udvaskningens varighed blev afbalanceret mod erfaringer med faktorer, der påvirker deltagerfastholdelse, såsom deltagerengagement, planlægningsproblemer, der stiger med længere tidsforsinkelser, og forsker-deltager-kliniker-partnerskaber. Baseret på behovet for at balancere disse modsatrettede overvejelser, søgte vi en balance mellem længere udvaskninger, der gør det muligt for plasticiteten at aftage og samtidig minimere risikoen for at miste deltagere og forstyrre vores cross-over-design.

Post-test undersøgelse 1 og 2

Ventilation vil fortsat blive registreret i 1 time efter AHH-eksponering for både undersøgelse 1 og 2 for at overvåge sikkerheden.

Poste neurofysiologisk vurdering: Ca. 30 minutter efter AIH/Sham-eksponeringen og tSCS-parret respirationstræning til undersøgelse 1 og træning af øvre ekstremiteter til undersøgelse 2, vil vi udføre endnu en rundstimulering. De procedurer, der er skitseret ovenfor for CMS og TMS, vil blive fulgt til posttest på diafragmamuskel (undersøgelse 1) og FDS-muskel (undersøgelse 2). Dette inkluderer fremstilling af rekrutteringskurver, hvor intensiteten af ​​stimulus gradvist øges fra 40-100% for CMS og 60-100% for TMS i trin på 5%. Cirka 3-10 stimulationer vil blive udført ved hver intensitet adskilt af 10-30 sekunder. Forsøgspersoner kan holde en længere pause når som helst under testen, hvis de oplever ubehag.

Postfunktionel vurdering: Kort efter neurofysiologitesten vil deltageren gennemgå funktionelle tests som beskrevet ovenfor. For undersøgelse 1 vil der blive udført respiratorisk funktionsvurdering og for undersøgelse 2 funktionstest af øvre ekstremiteter.

c. Dataanalyse: Angiv de metoder, hvormed undersøgelsens mål/formål vil blive vurderet eller målt, dvs. statistisk analyseplan, kvalitative forskningsmetoder såsom procedurer til udførelse af temaanalyse og forbedring af validitet, programevalueringsmetoder og analyseplan eller analyse af blandede metoder plan. For en kvantitativ undersøgelse skal du inkludere hvilke statistiske værktøjer, der vil blive anvendt, og hvordan undersøgelsen er drevet, hvis det er relevant. Pilotundersøgelser kræver ikke en statistisk plan, men skal skitsere, hvordan resultaterne vil blive brugt til at drive fremtidige undersøgelser.

For at teste specifikt mål 1, det vil sige "at kombinere en enkelt session AHH med tSCS parret respiratorisk styrketræning vil synergistisk inducere større respiratorisk motorisk output ved kronisk SCI end nogen behandling alene"; vi vil kvantificere og sammenligne %-ændringen fra baseline i de kardio-respiratoriske udfaldsmål. Fremkaldte diafragmatiske potentialer vil blive analyseret for latens (forskel i tid mellem stimulus artefakt og fremkaldt respons start), varighed (forskel i tid mellem fremkaldt respons start og offset), amplitude (forskel mellem positive og negative toppe) og areal (samlet areal af korrigeret EMG). Central motorledningstid beregnes som forskellen mellem latens for TMS- og CMS-fremkaldte potentialer. Vi vil sammenligne behandlingsforskellen i respiratoriske, kardiorespiratoriske parametre mellem AIHH vs Sham eksponering parret kombinatorisk behandling.

For at teste hypotese 2, at "at kombinere en enkelt session AHH med tSCS-parret styrketræning i øvre ekstremiteter vil synergistisk inducere større overekstremitets motoriske output ved kronisk SCI end nogen behandling alene"; vi vil kvantificere og sammenligne %-ændringen fra baseline i den øvre ekstremitets neurofysiologi og funktionelle udfaldsmål. % ændring fra baseline for første dorsale interosseøse fingerpotentialer vil blive analyseret for latens (forskel i tid mellem stimulus artefakt og fremkaldt respons start), varighed (forskel i tid mellem fremkaldt respons start og offset), amplitude (forskel mellem positive og negative peaks) , og areal (samlet areal af korrigeret EMG). Central motorledningstid beregnes som forskellen mellem latens for TMS- og CMS-fremkaldte potentialer. Der vil også blive udført en kvantificering af deltagerens overekstremitetsfunktion med et batteri af standardiserede funktionstests.

For at teste hypotese 3, at "tilstedeværelse af subklinisk inflammation og/eller dysfunktionel enkeltnukleotidpolymorfi i gener, der regulerer neuroplasticitet, vil mindske motorisk respons på behandling"; vi vil klassificere deltagerne baseret på tilstedeværelsen af ​​subklinisk inflammation og/eller dysfunktionel enkeltnukleotidpolymorfi i gener forbundet med neuroplasticitet.

Effektberegning: Vores effektberegning er baseret på tidligere data om brug af AIHH hos raske mennesker og forskelle i membranmotorens fremkaldte potentialer med hensyn til sham-luft. Hvis vi antager en type I fejlrate på 0,05, en behandlingsforskel på 30 % og den tilsvarende standardafvigelse på 41, har vi 80 % magt til at detektere behandlingsforbedringen af ​​AIHH i forhold til falsk eksponering givet en stikprøvestørrelse på 29. I betragtning af, at der i denne undersøgelse er en kombinatorisk behandlingstilgang og ingen foreløbige data tilgængelige til effektestimering, antager vi, at en stikprøvestørrelse på 29 deltagere med kronisk SCI vil være tilstrækkeligt drevet til eksperimentet [JN1]Hvad der i øjeblikket bruges i undersøgelsen for funktionel evaluering kan også bruges her.

Dataanalyse

Angiv kun statistisk design for det primære endepunkt. Angiv venligst, hvordan undersøgelsen er drevet, og hvilke statistiske værktøj(er) der vil blive anvendt:

Bemærk: Klip og indsæt ikke hele den statistiske sektion fra sponsorprotokollen. Pilotundersøgelser kræver ikke en statistisk plan, men skal skitsere, hvordan resultaterne vil blive brugt til at drive fremtidige undersøgelser.) For at teste specifikt mål 1, det vil sige "at kombinere en enkelt session AHH med tSCS parret respiratorisk styrketræning vil synergistisk inducere større respiratorisk motorisk output ved kronisk SCI end nogen behandling alene"; vi vil kvantificere og sammenligne %-ændringen fra baseline i de kardio-respiratoriske udfaldsmål. Fremkaldte diafragmatiske potentialer vil blive analyseret for latens (forskel i tid mellem stimulus artefakt og fremkaldt respons start), varighed (forskel i tid mellem fremkaldt respons start og offset), amplitude (forskel mellem positive og negative toppe) og areal (samlet areal af korrigeret EMG). Central motorledningstid beregnes som forskellen mellem latens for TMS- og CMS-fremkaldte potentialer. Vi vil sammenligne behandlingsforskellen i respiratoriske, kardiorespiratoriske parametre mellem AIHH vs Sham eksponering parret kombinatorisk behandling.

For at teste hypotese 2, at "at kombinere en enkelt session AHH med tSCS-parret styrketræning i øvre ekstremiteter vil synergistisk inducere større overekstremitets motoriske output ved kronisk SCI end nogen behandling alene"; vi vil kvantificere og sammenligne %-ændringen fra baseline i den øvre ekstremitets neurofysiologi og funktionelle udfaldsmål. % ændring fra baseline for første dorsale interosseøse fingerpotentialer vil blive analyseret for latens (forskel i tid mellem stimulus artefakt og fremkaldt respons start), varighed (forskel i tid mellem fremkaldt respons start og offset), amplitude (forskel mellem positive og negative peaks) , og areal (samlet areal af korrigeret EMG). Central motorledningstid beregnes som forskellen mellem latens for TMS- og CMS-fremkaldte potentialer. Der vil også blive udført en kvantificering af deltagerens overekstremitetsfunktion med et batteri af standardiserede funktionstests.

For at teste hypotese 3, at "tilstedeværelse af subklinisk inflammation og/eller dysfunktionel enkeltnukleotidpolymorfi i gener, der regulerer neuroplasticitet, vil mindske motorisk respons på behandling"; vi vil klassificere deltagerne baseret på tilstedeværelsen af ​​subklinisk inflammation og/eller dysfunktionel enkeltnukleotidpolymorfi i gener forbundet med neuroplasticitet.

Effektberegning: Vores effektberegning er baseret på tidligere data om brug af AIHH hos raske mennesker og forskelle i membranmotorens fremkaldte potentialer med hensyn til sham-luft. Hvis vi antager en type I fejlrate på 0,05, en behandlingsforskel på 30 % og den tilsvarende standardafvigelse på 41, har vi 80 % magt til at detektere behandlingsforbedringen af ​​AIHH i forhold til falsk eksponering givet en stikprøvestørrelse på 29. I betragtning af, at der i denne undersøgelse er en kombinatorisk behandlingstilgang og ingen foreløbige data tilgængelige til effektestimering, antager vi, at en stikprøvestørrelse på 29 deltagere med kronisk SCI vil være tilstrækkeligt drevet til eksperimentet.