Transkutan funktionel magnetisk muskelstimulering hos kritisk syge (FMS_ICU)

1. Introduktion

   ICU-erhvervet svaghed (ICU-AW) er en væsentlig komplikation til kritisk sygdom. ICU-AW er almindelig hos patienter med sepsis, systemisk inflammatorisk respons og mekanisk ventilerede. Det anslås, at omkring 50 % af patienter, der kommer sig fra den primære sygdom, forbliver på intensivafdelingen med karakteristisk muskelsvaghed. Dette fører til afhængighed af mekanisk ventilation, hvilket forlænger kostbar intensiv hospitalsindlæggelse. Den resulterende myopati forårsager vedvarende funktionsnedsættelse, der bringer patienterne i fare længe efter hospitalsudskrivning.

   1.1 Patofysiologisk grundlag for udvikling af kritisk sygdom myopati De patofysiologiske mekanismer af ICU-AW er dårligt forstået, hvilket fører til fraværet af specifikt målrettede behandlinger til forebyggelse heraf. Hos de fleste patienter observeres skeletmuskelatrofi, især tab af hurtige muskelfibre (type II) og nedsatte niveauer af myosin tunge kæder (MyHC). Tabet af MyHC er en konsekvens af forstyrret balance mellem dets syntese og nedbrydning. De væsentligste bidragsydere til udviklingen af ​​ICU-AW omfatter systemisk inflammation, sepsis, immobilisering, sedation, hyperglykæmi, eksponering for neuromuskulære blokerende midler og kortikosteroider, hvilket resulterer i nedsat muskelmasse og styrke. Det vigtigste intracellulære system til proteinnedbrydning i skeletmuskler er ubiquitin-proteasomsystemet, som også regulerer MyHC-nedbrydning.

   1.2 Fysioterapi og transkutan elektrisk muskelstimulering Terapeutisk aktivitet på intensivafdelingen begynder ofte med passiv mobilisering, især hos inaktive og bevidstløse patienter. I behandlingen af ​​kritisk syge patienter er rettet mod at reducere sedation, give passende analgesi, og dermed fremme hurtigere opvågning og samarbejde, og tilskynde til aktiv bevægelse selv hos patienter på mekanisk ventilation.

   Til muskelstyrkelse og reduktion af atrofi kombineres fysioterapi ofte med perifer transkutan elektrisk stimulering af skeletmuskler. Med elektrisk stimulation kan muskelstyrken øges hos ikke-kritisk syge patienter ved at bruge stimuleringsprotokoller, der ikke fremkalder muskeltræthed.

   Elektrisk stimulation kan også ændre muskelfunktionaliteten ved at mindske andelen af ​​hurtige, glykolytiske fibre (type II), som er fremherskende hos mindre aktive personer med overvejende stillesiddende livsstil, til fordel for mere udholdenhedsorienterede, langsomt sammentrækkende muskelfibre (type I) (hurtig-til-langsom-overgang). Disse ændringer afhænger væsentligt af de valgte stimulationsparametre, stimulationsvarighed og muskelinnervation. Tilsvarende afslørede to på hinanden følgende skeletmuskelbiopsier udført mellem den 5. og 15. dag af indlæggelse hos kritisk syge patienter et signifikant fald i udholdenhed, langsomt sammentrækkende fibre.

   Elektrisk stimulation er en lovende metode til at forebygge kritisk sygdom myopati, men den har visse begrænsninger. Undersøgelser har ikke vist dets effektivitet hos kritisk syge patienter, når de er startet inden for de første syv dage af behandlingen, og har ikke været effektive under meget akutte tilstande. Elektrisk stimulation kan fremkalde intense og synlige muskelsammentrækninger hos kun 75-80 % af kritisk syge patienter, muligvis på grund af vævsødem over musklerne, der fungerer som isolering, da dybden af ​​elektrisk stimulation er begrænset. Desuden er elektrisk stimulation en smertefuld metode, og smertevurdering er mere udfordrende hos kritisk syge patienter sammenlignet med den generelle befolkning. Derfor er udvælgelsen af ​​parametre, der bruges til muskelelektrisk stimulering hos kritisk syge patienter, ekstremt vigtigt.

   For nøjagtigt at vurdere effektiviteten af ​​elektrisk stimulation anvendes muskeltykkelsesvurdering ved hjælp af ultralyd og muskelstyrkevurdering ved hjælp af manuel muskeltestning. Den mest almindelige skala, der bruges til muskelstyrkevurdering, er Medical Research Council (MRC) skalaen, hvor mindre end 48 point ud af maksimalt 60 point eller en gennemsnitlig score på mindre end 4 definerer ICU-AW. ICU-AW omfatter både neuro- og myopati hos kritisk syge patienter.

   Bifasisk symmetrisk elektrisk stimulering med en frekvens mellem 30-40 Hz, pulsvarighed på 0,3 msek, med 6 sek tændt og 6-12 sek slukket og en samlet varighed på 45-55 minutter har vist sig at være den mest effektive. Patienter, der modtog elektrisk stimulation ud over standard rehabiliteringsbehandling, havde signifikant større muskelstyrke ifølge MRC-skalaen sammenlignet med patienter, der ikke modtog elektrisk stimulation. Desuden observerede vi signifikant kortere fravænning fra mekanisk ventilation hos patienter, der gennemgik muskelelektrisk stimulation.

   1.3 Transkutan funktionel muskelmagnetisk stimulation Transkutan funktionel muskelmagnetisk stimulering (FMS) adskiller sig fra elektrisk stimulering ved, at den anvender en magnetisk applikator i stedet for to (eller flere) elektroder til muskelvævsstimulering og er væsentligt mindre smertefuld. En elektrisk spole installeret i applikatoren genererer et magnetisk felt, der forplanter sig ud i rummet. Magnetfeltet trænger også ind i menneskekroppen, hvor det inducerer elektriske strømme. Disse inducerede strømme er elektriske stimuli, der ligesom elektrisk stimulation kunstigt udbreder et signal langs en nervecelle (neuron) og derved forårsager muskelsammentrækning. På trods af den samme udløsende mekanisme af det elektriske signal i nervecellen, er metoden til energilevering forskellig. FMS er således ikke begrænset til udelukkende at virke på overfladestrukturer, hvilket er en af ​​de største ulemper ved elektrisk stimulering, da det sjældent når strukturer, der er dybere end 12 mm [38]. I modsætning til elektrisk stimulation trænger FMS dybt ind i kroppen uden at applikatoren er i direkte kontakt med huden, hvilket gør det muligt at udføre magnetisk stimulation selv gennem tøj, bandager eller på skadet eller følsom hud. Derudover forårsager det, til fordel for FMS, ikke en høj koncentration af elektrisk strøm ved det punkt, hvor den kommer ind i kroppen gennem huden, og forårsager derfor ingen smerte.

   FMS forhindrer inaktiveringsatrofi af skeletmuskler, som vist i det mobiliserede lem hos rotter. Transkutan FMS af quadriceps via femoralisnerven er en sikker og smertefri metode, selv når den anvendes på mennesker. Ved en stimulationsfrekvens på 30Hz og et magnetfelt på 1,6 T er den i stand til at generere ca. 72±5% af den maksimale spontane kontraktionskraft af quadriceps. Hos patienter med KOL øgede quadriceps FMS den spontane kontraktionskraft med 17 % sammenlignet med kontrolgruppen og forbedrede livskvaliteten. Patienter med KOL tolererer quadriceps FMS godt, da det ikke påvirker oxidativt stress i musklerne, men øger størrelsen af ​​langsomme muskelfibre.

   Inden for intensivmedicin er magnetisk stimulation primært blevet brugt til diagnostiske formål til vurdering af diafragmafunktion, vurdering af perifer muskelstyrke og transkraniel elektrisk stimulation som et diagnostisk værktøj og terapeutisk stimulering af hjerneceller. Med udviklingen af ​​moderne transkutane magnetiske stimulatorer opstår muligheden for deres anvendelse i intensivmedicin til terapeutiske formål såsom forebyggelse af kritisk sygdom myopati. Til dato er der ikke udført forskning i brugen og effektiviteten af ​​magnetisk stimulering af perifere muskler hos kritisk syge individer.

   1.4 Diagnose af ICU-AW I øjeblikket er der ingen standardiserede diagnostiske kriterier til at bekræfte tilstedeværelsen af ​​ICU-AW. Klinisk vurderes muskelstyrke hos let sederede deltagende patienter. For at rejse mistanke om ICU-AW udføres klinisk vurdering af muskelstyrke almindeligvis ved hjælp af en modificeret MRC-skala. Dette involverer manuel muskeltestning, vurdering af skulderabduktion, albuefleksion og håndledsforlængelse for øvre lemmer og hoftefleksion, knæforlængelse og ankeldorsalfleksion for underekstremiteter. Den maksimale samlede score for alle vurderinger er 60. En score på 48 eller mindre, eller en gennemsnitlig score på mindre end 4, kan rejse klinisk mistanke om ICU-AW og associerede komplikationer. Bekræftelse af eksistensen af ​​ICU-AW kræver ofte brug af invasive diagnostiske teknikker såsom elektromyografi, elektroneurografi og histomorfologiske og molekylærbiologiske analyser af muskel- og nervebiopsiprøver. Disse teknikker betragtes som guldstandarden for diagnose. Muskel- og nervebiopsier kan afsløre strukturelle anomalier, selvom disse procedurer er ret invasive og ikke altid giver en endelig diagnose for ICU-AW; ikke desto mindre er de afgørende for at identificere muskelatrofi. Det blev påvist gennem muskelbiopsi, at patienter med kliniske og elektrofysiologiske mønstre af ICU-AW ofte udviser myopatiske forandringer. Muskelbiopsier til påvisning af ICU-AW tages oftest fra deltoideusmusklen eller det laterale hoved af quadriceps femoris-muskelen [23].

2. Formålet med undersøgelsen

Formålet med undersøgelsen er at undersøge effekten af ​​FMS på udviklingen af ​​ICU-AW. Hovedformålene med den foreslåede forskning er:

1. At evaluere gennemførligheden af ​​FMS hos kritisk syge patienter.
2. At vurdere effektiviteten af ​​FMS til at forhindre atrofi og svaghed i skeletmuskler hos kritisk syge patienter.