Neuromodulation zur Verbesserung der Atemfunktion bei Verletzungen des zervikalen Rückenmarks

Diese Studie besteht aus fünf Hauptphasen. Die erste Phase besteht aus Baseline-Tests, die zweite Phase aus temporären Implantaten, die dritte Phase aus der Kartierung/Behandlung mit postprovisorischen Implantaten, die vierte Phase aus permanenten Implantaten und die fünfte Phase aus post-permanenten Implantatbehandlungen. Während jeder der drei Phasen werden die Probanden zweimal wöchentlich Labortestsitzungen und tägliche Heimtrainingssitzungen absolvieren. Da es sich um eine Durchführbarkeitsstudie handelt, sind die Phasen darauf ausgelegt, die Probanden auszuwählen, die am reaktionsfähigsten sind und von dieser Strategie profitieren.

Phase 1. Baseline-Test/Training (bis zu 6 Monate, UCLA Semel Institute for Neuroscience and Human Behavior), dessen Zweck es ist, sicherzustellen, dass jeder Proband mit den vollen Vorteilen beginnt, die durch eine rehabilitative Standard-Atemtherapie erreichbar sind, und eine stabile Baseline der Funktion hat bevor sie mit der epiduralen Stimulation beginnen. 15 Probanden durchlaufen diese Phase. Während dieser Phase werden der maximale Inspirations- und Exspirationsdruck, die spontane Atmungsaktivität in Ruhe und das Atemmuskel-EMG gemessen. Probanden im Beatmungsunterstützungsmodus (es sei denn oder bis sie selbst eine angemessene Atmung aufrechterhalten können) werden über ein Pneumotachometer auf Änderungen der Atemfrequenz überwacht. Zusätzlich werden die Probanden motorischen und sensorischen Tests unterzogen. Die Probanden müssen vor der Implantation eine stabile Atmungsfunktion zeigen. Wenn ein Proband daher nach 3 Monaten kleine Verbesserungen zeigt, wird der Proband das Training fortsetzen, bis er seine maximale Trainingswirkung erreicht hat (bis zu 6 Monate). Probanden, die nach 3 Monaten einen stabilen Ausgangswert aufweisen, gehen in Phase 2 über. Wenn sich der Gesundheitszustand eines Probanden verschlechtert, einschließlich der nicht respiratorischen Funktion, wird der Proband von einem geeigneten Arzt untersucht und die Tests werden durchgeführt, bis sich der Gesundheitszustand des Probanden verbessert hat und für mindestens 2 stabil bleibt Monate.

Phase 2. Temporäre Implantation (1 Tag, 24 Stunden Übernachtung, UCLA Medical Center, Santa Monica). Die Probanden werden einer temporären Stimulatorimplantationsoperation unterzogen. Während der Operation wird eine intraoperative Kartierung mit dem Implantat durchgeführt, um wirksame Stimulationsbereiche zu demonstrieren. Bis zu 12 Probanden mit nachweislichem Ansprechen auf die Baseline-Tests werden dieser Phase aus dem Pool von 12 Probanden in Phase 1 oben unterzogen. Die Reaktion auf das Atemtraining basiert auf der maximalen Atemanstrengung, den Atemfähigkeiten im Ruhezustand und dem Atemmuskel-EMG. Die Probanden werden nach der Operation als Vorsichtsmaßnahme über Nacht überwacht.

Phase 3. Postprovisorische Implantatkartierung/-behandlung (bis zu 10 Tage, UCLA Semel Institute for Neuroscience and Human Behavior) Die Atmungsfähigkeit wird beurteilt. Das respiratorische Rehabilitationsprogramm mit dem Stimulator wird verwendet, um die Atemfunktion wieder zu aktivieren. Die Probanden werden täglich in bis zu 10 nicht aufeinanderfolgenden Sitzungen in der Klinik getestet. Jede Sitzung dauert bis zu 2 Stunden. Das Subjekt wird das temporäre Implantat für mindestens 1 Woche und maximal 2 Wochen haben. Die maximale Atmungsanstrengung und die Atmungsfähigkeiten im Ruhezustand werden bewertet, ebenso wie PROMs nach der Implantation bewertet werden. Sobald die optimalen Parameter identifiziert wurden, werden Elektrodenkonfigurationen verwendet, die es den Probanden ermöglichen, ihr Atemmuster zu manipulieren. Die Probanden dürfen den Stimulator zu Hause (täglich, mit identifizierten Parametern) mit Atemtraining zusätzlich zu zweimal wöchentlichen Tests verwenden. Der Heimgebrauch umfasst das Einschalten des Stimulators und das Atmen mit dem Beatmungsgerät. Dieselben 12 Probanden aus Phase 2 durchlaufen diese Phase.

Phase 4. Dauerimplantat (1 Tag, 24 Stunden Übernachtung, UCLA Medical Center, Santa Monica). Die Probanden werden einer Stimulatorimplantationsoperation unterzogen. Während der Operation werden Elektroden implantiert. Der ideale Platzierungsort basiert auf dem vorherigen temporären Testort. Bis zu 10 Probanden mit der größten Konnektivität und dem Nachweis des Ansprechens auf Basistests werden dieser Phase aus dem Pool von 12 Probanden in Phase 3 oben unterzogen. Die Reaktion auf das Atemtraining wird beurteilt. Die Probanden werden nach der Operation als Vorsichtsmaßnahme über Nacht überwacht.

Phase 5. Kartierung/Behandlung nach dem dauerhaften Implantat (bis zu 12 Monate, UCLA Semel Institute for Neuroscience and Human Behavior), in der die Elektrodenkonfiguration(en) verwendet werden, die die Atemmuskulatur aktivieren. Das respiratorische Rehabilitationsprogramm mit dem Stimulator wird verwendet, um die Atemfunktion wieder zu aktivieren. 10 Probanden werden bis zu zweimal wöchentlich in der Klinik für bis zu 2 Stunden pro Sitzung getestet. Die Reaktion der Atmung auf die Stimulation wird bewertet. Sobald die optimalen Parameter identifiziert wurden, werden Elektrodenkonfigurationen verwendet, die es den Probanden ermöglichen, ihr Atemmuster zu manipulieren. Die Probanden dürfen den Stimulator zu Hause (täglich, mit identifizierten Parametern) mit Atemtraining zusätzlich zu zweimal wöchentlichen Tests verwenden. Dieselben 10 Probanden aus Phase 4 durchlaufen diese Phase.

Zeitleiste. Die Studie ist eine Sicherheits- und Machbarkeitsstudie. Dies ist eine einarmige Implantation einer permanenten Elektrode zur Bewertung der Sicherheit und frühen Wirksamkeit der epiduralen Stimulation der Halswirbelsäule zur Verbesserung der Atemfunktion. Es wird über einen Zeitraum von bis zu 6 Monaten oder 21 Monaten in 1, 2 bzw. 3 Perioden durchgeführt (Abb. 3): Phase 1. Baseline-Training (bis zu 6 Monate), Phase 2. Temporäre Probeimplantation (1 Tag), Phase 3. Postprovisorische Probeimplantation (bis zu 10 Tage), Phase 4. Permanentimplantation (1 Tag, mit bis zu 2 Monaten für die chirurgische Erholung), Phase 5. Post-permanente Implantatbehandlung (bis zu 12 Monate). Daher werden 15 Probanden für bis zu 6 Monate, 12 Probanden für bis zu 7 Monate und 10 Probanden für bis zu 21 Monate (18 Testmonate mit bis zu 2 Monaten Erholung) einbezogen.

Heimgebrauch. Um die Sicherheit zu gewährleisten, unterstützt das Beatmungsgerät den Patienten während des Heimgebrauchs mit eingeschaltetem Stimulator genauso wie ohne epidurale Stimulation. Der Patient wird nicht vollständig vom Beatmungsgerät getrennt, es sei denn, die Unabhängigkeit vom Beatmungsgerät wird durch einen schrittweisen und sehr genau überwachten Entwöhnungsprozess erreicht, bei dem der Patient während der Entwöhnungsphasen eine stabile O2-Sättigung und eine angemessene Minutenventilation zeigt. Die Entwöhnung (und der Nachweis einer verbesserten Funktion der Atemmuskulatur) besteht darin, die vom Beatmungsgerät gelieferte Unterstützung schrittweise zu reduzieren, während der Patient während der Entwöhnung eine stabile Minutenatmung selbst aufrechterhält.

Um die Sicherheit zu gewährleisten, werden diese Entwöhnungsmanöver nur in Anwesenheit eines Atemtherapeuten durchgeführt, und es wird ein AMBU-Beutel mit zusätzlichem O2 zur Verfügung stehen. Zusätzlich erhält die Pflegekraft aus Sicherheitsgründen kontinuierlich Herzfrequenz, Blutdruck, Temperatur in 15-Minuten-Intervallen und O2-Sättigung oder wenn sich die Einstellung des Beatmungsgeräts ändert. Darüber hinaus wird dies nur durchgeführt, wenn das Subjekt bei vollem Bewusstsein und wach ist und Befehle befolgt.