Transkutaaninen toiminnallinen magneettinen lihasstimulaatio kriittisessä sairaudessa (FMS_ICU)

1. Johdanto

   ICU-Acquired heikkous (ICU-AW) on vakavan sairauden merkittävä komplikaatio. ICU-AW on yleinen potilailla, joilla on sepsis, systeeminen tulehdusvaste ja joilla on koneellinen hengitys. On arvioitu, että noin 50 % perussairaudesta toipuvista potilaista jää tehohoitoon tyypillisen lihasheikkouden vuoksi. Tämä johtaa riippuvuuteen koneellisesta ventilaatiosta, mikä pidentää kallista tehohoidon sairaalahoitoa. Tuloksena oleva myopatia aiheuttaa pysyviä toimintahäiriöitä, jotka vaarantavat potilaat pitkään sairaalasta kotiutumisen jälkeen.

   1.1 Kriittisen sairauden myopatian kehittymisen patofysiologinen perusta ICU-AW:n patofysiologiset mekanismit ovat huonosti ymmärrettyjä, mikä johtaa siihen, että sen ehkäisemiseksi ei ole kohdennettuja hoitoja. Useimmilla potilailla havaitaan luustolihasten surkastumista, erityisesti nopeiden nykivien lihassäikeiden (tyyppi II) häviämistä ja myosiinin raskaiden ketjujen (MyHC) alentumista. MyHC:n menetys on seurausta sen synteesin ja hajoamisen välisen tasapainon häiriintymisestä. Merkittävimpiä ICU-AW:n kehittymisen tekijöitä ovat systeeminen tulehdus, sepsis, immobilisaatio, sedaatio, hyperglykemia, altistuminen hermo-lihassalpaajille ja kortikosteroideille, mikä johtaa lihasmassan ja -voiman vähenemiseen. Pääasiallinen solunsisäinen järjestelmä proteiinien hajoamiseen luurankolihaksissa on ubikvitiini-proteasomijärjestelmä, joka säätelee myös MyHC:n hajoamista.

   1.2 Fysioterapia ja transkutaaninen sähköinen lihasstimulaatio Terapeuttinen toiminta teho-osastolla alkaa usein passiivisella mobilisaatiolla, erityisesti passiivisilla ja tajuttomilla potilailla. Kriittisesti sairaiden potilaiden hoidossa pyritään vähentämään sedaatiota, antamaan asianmukainen kivunlievitys, mikä edistää nopeampaa heräämistä ja yhteistyötä sekä kannustaa aktiiviseen liikkumiseen myös koneellisella ventilaatiolla.

   Lihasten vahvistamiseksi ja atrofian vähentämiseksi fysioterapia yhdistetään usein perifeeriseen transkutaaniseen luurankolihasten sähköstimulaatioon. Sähköstimulaatiolla lihasvoimaa voidaan lisätä ei-kriittisesti sairailla potilailla käyttämällä stimulaatioprotokollia, jotka eivät aiheuta lihasväsymystä.

   Sähköstimulaatio voi myös muuttaa lihasten toimintaa vähentämällä nopeiden, glykolyyttisten kuitujen (tyyppi II) osuutta, jotka ovat vallitsevia vähemmän aktiivisilla henkilöillä, joilla on pääosin istuva elämäntapa, suosien kestävyyteen suuntautuneempia, hitaasti supistuvia lihaskuituja (tyyppi I). (nopeasta hitaaseen siirtyminen). Nämä muutokset riippuvat merkittävästi valituista stimulaatioparametreista, stimulaation kestosta ja lihasten hermotuksesta. Samoin kriittisesti sairailla potilailla kaksi peräkkäistä luurankolihasbiopsiaa, jotka suoritettiin 5. ja 15. sairaalahoitopäivän välillä, paljasti merkittävästi vähentyneen kestävyyden, hitaasti supistuvissa kuiduissa.

   Sähköstimulaatio on lupaava menetelmä kriittisen sairauden myopatian ehkäisyyn, mutta sillä on tiettyjä rajoituksia. Tutkimukset eivät ole osoittaneet sen tehokkuutta kriittisesti sairailla potilailla, kun ne aloitettiin hoidon ensimmäisten seitsemän päivän aikana, eivätkä ne ole olleet tehokkaita erittäin akuuteissa olosuhteissa. Sähköstimulaatio voi aiheuttaa voimakkaita ja näkyviä lihassupistuksia vain 75-80 %:lla kriittisesti sairaista potilaista, mikä saattaa johtua eristeenä toimivien lihasten kudosturvotuksesta, koska sähköstimulaation syvyys on rajallinen. Lisäksi sähköstimulaatio on kivulias menetelmä, ja kivun arviointi on vaikeasti sairailla potilailla haastavampaa kuin muussa väestössä. Siksi kriittisesti sairaiden potilaiden lihasten sähköstimulaatiossa käytettävien parametrien valinta on erittäin tärkeää.

   Sähköstimulaation tehokkuuden arvioimiseksi tarkasti käytetään lihaksen paksuuden arviointia ultraäänellä ja lihasvoiman arviointia manuaalisella lihastestauksella. Yleisin lihasvoiman arvioinnissa käytetty asteikko on Medical Research Councilin (MRC) asteikko, jossa alle 48 pistettä maksimipisteestä 60 tai keskimääräinen pistemäärä alle 4 määrittelee ICU-AW:n. ICU-AW kattaa sekä neuro- että myopatian kriittisesti sairailla potilailla.

   Kaksivaiheinen symmetrinen sähköstimulaatio taajuudella 30-40 Hz, pulssin kesto 0,3 ms, 6 sekuntia päällä ja 6-12 sekuntia pois päältä ja kokonaiskesto 45-55 minuuttia on osoitettu tehokkaimmaksi. Potilailla, jotka saivat sähköstimulaatiota tavanomaisen kuntoutushoidon lisäksi, oli merkittävästi suurempi lihasvoima MRC-asteikon mukaan verrattuna potilaisiin, jotka eivät saaneet sähköstimulaatiota. Lisäksi havaitsimme merkittävästi lyhyemmän vieroituksen mekaanisesta ventilaatiosta potilailla, joille tehtiin lihasten sähköstimulaatio.

   1.3 Transkutaaninen funktionaalinen lihasmagneettistimulaatio Transkutaaninen toiminnallinen lihasmagneettistimulaatio (FMS) eroaa sähköstimulaatiosta siinä, että siinä käytetään magneettista applikaattoria kahden (tai useamman) elektrodin sijasta lihaskudosstimulaatioon, ja se on huomattavasti vähemmän kivulias. Applikaattoriin asennettu sähkökela synnyttää magneettikentän, joka etenee avaruuteen. Magneettikenttä tunkeutuu myös ihmiskehoon, jossa se indusoi sähkövirtoja. Nämä indusoidut virrat ovat sähköisiä ärsykkeitä, jotka sähköstimulaation tavoin levittävät keinotekoisesti signaalia pitkin hermosolua (neuronia) ja aiheuttavat siten lihasten supistumisen. Huolimatta samasta sähkösignaalin laukaisumekanismista hermosolussa, energian toimitustapa vaihtelee. Näin ollen FMS ei rajoitu pelkästään pintarakenteisiin vaikuttamiseen, mikä on yksi sähköstimulaation suurimmista haitoista, koska se harvoin saavuttaa 12 mm syvempiä rakenteita [38]. Toisin kuin sähköstimulaatio, FMS tunkeutuu syvälle kehoon ilman applikaattorin suoraa kosketusta ihoon, mikä mahdollistaa magneettisen stimulaation suorittamisen jopa vaatteiden, siteiden tai loukkaantuneen tai herkän ihon läpi. Lisäksi FMS:n eduksi se ei aiheuta suurta sähkövirran pitoisuutta kohdassa, jossa se tulee kehoon ihon läpi, joten se ei aiheuta kipua.

   FMS estää luurankolihasten inaktivoituvan atrofian, mikä on osoitettu rottien mobilisoidussa raajassa. Nelipäisen reisilihaksen transkutaaninen FMS femoraalisen hermon kautta on turvallinen ja kivuton menetelmä myös ihmisillä. 30 Hz:n stimulaatiotaajuudella ja 1,6 T:n magneettikentällä se pystyy tuottamaan noin 72±5 % nelipäisen reisilihaksen spontaanin supistusvoiman maksimivoimasta. Keuhkoahtaumatautipotilailla quadriceps FMS lisäsi spontaania supistumisvoimaa 17 % verrokkiryhmään verrattuna ja paransi elämänlaatua. Keuhkoahtaumatautipotilaat sietävät hyvin nelipäistä FMS:ää, koska se ei vaikuta lihasten oksidatiiviseen stressiin, mutta kasvattaa hitaasti nykivien lihassyiden kokoa.

   Tehohoitolääketieteessä magneettistimulaatiota on käytetty ensisijaisesti diagnostisiin tarkoituksiin pallean toiminnan arvioinnissa, perifeeristen lihasten voimakkuuden arvioinnissa ja transkraniaalisessa sähköstimulaatiossa diagnostisena välineenä ja aivosolujen terapeuttisena stimulaationa. Nykyaikaisten transkutaanisten magneettistimulaattoreiden kehittymisen myötä syntyy mahdollisuus käyttää niitä tehohoitolääketieteessä terapeuttisiin tarkoituksiin, kuten kriittisen sairauden myopatian ehkäisyyn. Tähän mennessä ei ole tehty tutkimusta ääreislihasten magneettisen stimulaation käytöstä ja tehokkuudesta kriittisesti sairailla henkilöillä.

   1.4 ICU-AW:n diagnoosi Tällä hetkellä ei ole olemassa yksittäisiä standardoituja diagnostisia kriteerejä ICU-AW:n olemassaolon vahvistamiseksi. Kliinisesti lihasvoimaa arvioidaan kevyesti rauhoitetuilla osallistuvilla potilailla. ICU-AW-epäilyn herättämiseksi kliininen lihasvoiman arviointi suoritetaan yleensä käyttämällä modifioitua MRC-asteikkoa. Tämä sisältää manuaalisen lihastestauksen, olkapään abduktion, kyynärpään taivutuksen ja ranteen venytyksen arvioinnin yläraajoille sekä lonkan taivutuksen, polven venytyksen ja nilkan dorsifleksion alaraajoille. Kaikkien arvioiden maksimipistemäärä on 60 pistettä. Pistemäärä 48 tai vähemmän tai keskimääräinen pistemäärä alle 4 voi herättää kliinisen epäilyn ICU-AW:stä ja siihen liittyvistä komplikaatioista. ICU-AW:n olemassaolon vahvistaminen vaatii usein invasiivisten diagnostisten tekniikoiden käyttöä, kuten elektromyografiaa, elektroneurografiaa sekä lihas- ja hermobiopsianäytteiden histomorfologisia ja molekyylibiologisia analyyseja. Näitä tekniikoita pidetään diagnoosin kultaisena standardina. Lihas- ja hermobiopsiat voivat paljastaa rakenteellisia poikkeavuuksia, vaikka nämä toimenpiteet ovat melko invasiivisia eivätkä aina anna lopullista diagnoosia ICU-AW:lle; Siitä huolimatta ne ovat ratkaisevia lihasatrofian tunnistamisessa. Lihasbiopsialla osoitettiin, että potilailla, joilla on kliiniset ja elektrofysiologiset ICU-AW-mallit, esiintyy usein myopaattisia muutoksia. Lihasbiopsiat ICU-AW:n osoittamiseksi otetaan yleisimmin hartialihaksesta tai nelipäisen reisilihaksen lateraalisesta päästä [23].

2. Tutkimuksen tarkoitus

Tutkimuksen tarkoituksena on selvittää FMS:n vaikutusta ICU-AW:n kehittymiseen. Ehdotetun tutkimuksen päätavoitteet ovat:

1. Arvioida FMS:n toteutettavuutta kriittisesti sairailla potilailla.
2. Arvioida FMS:n tehokkuutta luurankolihasten surkastumisen ja heikkouden ehkäisyssä kriittisesti sairailla potilailla.