Kombinált terápiás levegőkeverék és elektromos stimuláció a légzés és a kézműködés javítására gerincvelő-sérülés esetén (AIHH+tSCS)

Ennek a javaslatnak az a célja, hogy tesztelje az AIHH-expozíció és a tSCS kombinálásának pontosságát és hatékonyságát a krónikus SCI-ben szenvedő feladatspecifikus tréningre adott elsődleges válasz érdekében, a következő konkrét célok elérésével:

1. cél: Annak a hipotézisnek a tesztelése, hogy az egymenetes AHH és a tSCS párosított légzési erősítő edzés kombinálása szinergikusan nagyobb légzőmotoros teljesítményt indukál krónikus SCI-ben, mint bármely kezelés önmagában.

Indoklás. A gerincvelői körök légzési fázistól függő aktiválásához agytörzsi neurális hajtás szükséges. Ezért az ereszkedő hajtás AIHH-val történő növelése, miközben a gerincvelői neuronális áramkör aktiválási küszöbének csökkentése tSCS-sel szinergikus hatást fejt ki.

2. cél: Annak a hipotézisnek a tesztelése, miszerint az egymenetes AHH és a tSCS párosított felső végtagi erősítő edzés kombinációja szinergikusan nagyobb felső végtagi motorteljesítményt indukál krónikus SCI-ben, mint bármely kezelés önmagában.

Indoklás. A felső végtag precíziós működéséhez közvetlen corticospinalis beidegzés és afferens visszacsatolás szükséges. Ezért az ereszkedő hajtás AIHH-val történő növelése és az afferensek aktiválási küszöbének csökkentése tSCS esetén szinergikus hatást fejt ki.

3. cél: Azon biomarkerek azonosítása, amelyek a kombinált AIHH és tSCS páros funkcionális erőtréningre adott csökkent válaszreakcióhoz kapcsolódnak krónikus SCI-ben.

Indoklás. Az egyetlen nukleotid polimorfizmus (SNP) jelenléte a neuroplaszticitással kapcsolatos sejtjelátvitelben részt vevő génekben aláássa a kezelési választ.

Kísérleti eljárások

A tanulmány összesen 5 látogatást foglal magában, mindegyik körülbelül 3 óráig tart. Az első látogatás klinikai értékelés, majd 4 kísérleti expozíciós és tesztelési látogatás.

Klinikai értékelések. A személyes szűrés során végzett klinikai értékelések mellett értékeléseket végeznek az egyes egyének klinikai megjelenésének és SCI-jének átfogó jellemzésére, valamint a kezdeti állapot meghatározására a biztonság és a vizsgálati eljárásokra adott válaszok nyomon követése érdekében. Szabványos klinikai teszteket alkalmaznak majd a görcsösség, a neuropátiás és krónikus fájdalom, az életjelek, valamint az alvászavaros légzés jelenlétének és súlyosságának értékelésére. Konkrétan a gerincvelő-sérülések neurológiai osztályozásának nemzetközi szabványait fogják használni a szegmentális szenzoros és motoros funkciók értékelésére és a sérülés jellemzőinek meghatározására (Kirshblum et al., 2011). A spaszticitást a Spinal Cord Assessment Tool for Spastic Reflexes (SCATS) segítségével értékelik, amely objektív és megbízható mérce a klónos, extensor és flexor görcsöket (Benz et al., 2005). A Neuropathic Pain Questionnaire Short Form (Backonja és Krause, 2003) segítségével értékelhető a neuropátiás fájdalom, míg a Brief Pain Inventory, a fájdalom súlyosságának és a funkcióra gyakorolt ​​hatásának validált önértékelése, a fájdalom értékelésére és monitorozására szolgál. Keller, 2004). Felmérik a létfontosságú jeleket, beleértve a szívfrekvenciát és a vérnyomást, és alapszintű intézkedéseket alkalmaznak a biztonság ellenőrzésére és a vizsgálati eljárásokra adott válaszok értékelésére, valamint a kóros autonóm válaszok, például az autonóm dysreflexia értékelésére. Mivel a koffein és a nikotin megváltoztatja a kardiopulmonális működést, és befolyásolhatja a vizsgálati beavatkozásokra adott válaszokat, a résztvevőket arra kérik, hogy tartózkodjanak a koffeintartalmú italok fogyasztásától és a nikotin (például dohánytermékek és elektronikus cigaretta) használatától legalább 2 órával a vizsgálatban való részvétel előtt. eljárások (Turnbull et al., 2017; Hernandez-Lopez et al., 2013; Navarrete-Opazo és mtsai, 2017a). A résztvevőket arra kérik, hogy a megfigyelési eljárások részeként saját maguk jelentsék be koffein- és nikotinhasználatukat (a fájdalom, görcsösség, gyógyszerek stb. változásaival együtt). Figyelembe vettük ezen anyagok használatának szigorúbb korlátozásait, és arra a következtetésre jutottunk, hogy a toborzást és a megtartást negatívan befolyásolná, ha a résztvevőket kizárnák, vagy elvárnák, hogy tartózkodjanak e közös termékek használatától. A résztvevők a validált berlini kérdőív segítségével maguk jelentik be az alvászavaros légzés (azaz alvási apnoe) kockázatát (Chung et al., 2008). Az alvási apnoe és az alvászavaros légzés nagyon elterjedt a krónikus SCI-ben szenvedő egyéneknél, ami befolyásolhatja az AIH-hatásokat (Sankari és mtsai, 2014; Mateika és Syed, 2013; Vivodtzev és mtsai, 2020). Megjegyzendő, hogy nem célszerű kizárni az alvási apnoéban szenvedőket, mivel a legújabb becslések szerint a nyaki SCI-ben szenvedők közel 80%-a és a mellkasi SCI-ben szenvedők több mint 50%-a tapasztal legalább bizonyos szintű alvászavart (Sankari et al. ., 2014). Valójában úgy tűnik, hogy az alvási apnoe valóban fokozza az AIH-terápia hatékonyságát SCI-ben szenvedő betegeknél (Vivodtzev et al., 2020). Összességében ezek a klinikai értékelések lehetővé teszik számunkra, hogy átfogóan jellemezzük a vizsgálatban résztvevőket, és leírjuk vizsgálati populációnk jellemzőit. A részletes klinikai jellemzés lehetővé teszi számunkra, hogy szorosan nyomon kövessük a résztvevők biztonságát és a mellékhatásokat.

A kezdeti papírmunka és a klinikai értékelések befejezése után a résztvevők biomintáját (nyálat és vért) gyűjtik.

Passzív nyáladzó nyál. A nyálmintát egyszer, a kombinatorikus kezelés 1. napján veszik. A résztvevőket arra kérik, hogy 10 perccel a nyálgyűjtés előtt csak vizet igyanak, és vízzel öblítsék ki a szájukat. Ezután a résztvevőket arra kérik, hogy gyűjtsék össze a nyálat a szájukban, és helyezzenek 2 ml nyálat egy steril DNS-áz/RNS-áz mentes nyálgyűjtő csőbe. A nyálat a begyűjtés után azonnal lefagyasztjuk és -20 C-on tároljuk. A nyálminták felsorolják az alany kódolt azonosítóját, a mintagyűjtés dátumát és a vizsgálat IRB-számát. Ezt követően a mintát a Jay Nair Kutatólaboratóriumba, a Jefferson Alumni Hallba szállítják és -80 C-on tárolják, ahol a vizsgálatot végző Dr. Jay Nair elemzi. A nyálmintákat felolvasztják és centrifugálják elemzés céljából. A vizsgálat befejezése után a fennmaradó mintát 10%-os fehérítőoldat mintába öntésével semmisítik meg. A fehérített mintát a laboratóriumi lefolyóba öntik, és eldobják.

A biomarker mintagyűjtés és a fent vázolt előzetes biztonsági tesztelés után kísérleti eljárásokkal folytatjuk a Jefferson Rehabilitation Institute kutatólaboratóriumát. Véletlenszerű sorrendben a résztvevő AIIH/Sham expozíciót kap, egy 20 perces szünetet, majd tSCS-t, párosítva légzési erősítő edzéssel (1. vizsgálat) vagy funkcionális felső végtag edzéssel (2. vizsgálat). Az 1. vizsgálat/2. vizsgálat fennmaradó ágát legalább 1 hetes kimosási időszak után hajtják végre.

Hasonlóképpen, a résztvevő vagy AIIH/Sham expozíciót kap, egy 20 perces szünetet, majd tSCS-t, párosítva a felső végtagok funkcionális edzésével (2. vizsgálat). A 2. vizsgálat fennmaradó ágát legalább 1 hetes kimosási időszak után hajtják végre.

Neurofiziológia

1. vizsgálat Felszíni elektromiográfia (EMG). A borda rekeszizom, a külső bordaközi, a sternocleidomastoideus izom aktivitását a csendes légzés és a maximális belégzés során rögzítjük a 7. vagy 8. bordaközi térbe, a midclavicularis vonalon elhelyezett felületi elektródával. A jeleket felerősítik (x 200) és sáváteresztő szűréssel (0,1-3 kHz; Model 78D, Grass Instruments; Oakville, ON, Kanada), 10 kHz-en mintavételezik (PowerLab 16SP, AD Instruments; Colorado Springs, CO, USA) , és a LabChart szoftverrel (AD Instruments; Colorado Springs, CO, USA) online figyelték meg [9] [10].

2. vizsgálat Felszíni EMG: Első dorsalis interosseous EMG (FDI): a felső végtag izomzatának elektromos aktivitásának rögzítésére öntapadó felületi elektródákat helyeznek a domináns oldalra, a bőrhöz rögzítve egy izomínben, és az egyik elektródát a felső végtag izomzatára helyezik. az izom hasa (~3 cm-re egymástól). A használt elektródák és erősítők megegyeznek a fentiekkel.

A földelő elektródát a scapula acromion nyúlványára vagy a medence elülső felső csípőgerincére helyezzük. Az elektróda felhelyezése előtt a bőrt vezető géllel megtisztítják az elektromos impedancia minimalizálása érdekében. Ez magában foglalhatja a bőrfelület borotválkozását, ahol az elektródákat elhelyezik.

Transzkraniális mágneses stimuláció

1. vizsgálat: A membránmotor által kiváltott potenciálok: Az alanyok kényelmesen ülnek, teljesen alátámasztva, enyhén hajlított nyakkal. A transzkraniális mágneses stimulációt a [11] által leírt technika szerint végezzük. A koponya csúcsát a nasion és az inion, valamint a tragus és a tragus metszéspontja azonosítja. A kéreg membránmotoros aktiválásáért felelős régiója körülbelül 3 cm-re laterálisan és 2 cm-rel elöl helyezkedik el a csúcstól. Az egyimpulzusú (1 Hz-es) ingerek kézi 70 mm-es, mágneses stimulátorral táplált nyolcas tekercs segítségével jutnak el. A tekercset a bal agyfélteke fölött tartják, az áram az anteroposterior irányban folyik. Ezután a tekercset kissé elmozdítják az előre meghatározott helyről, és 45°-os részletekben elforgatják, amíg a legnagyobb MEP meg nem jelenik. Ez a hely egy szorosan illeszkedő úszósapkán van megjelölve, amelyet az alany feje fölé helyeztek, hogy biztosítsák a pontos tekercspozícionálást a jövőbeni stimulációk során.

2. vizsgálat: FDI motor által kiváltott potenciálok: Az alanyok kényelmesen ülnek a stimulációhoz. Az FDI izomban (hot spot) kiváltott motoros potencia kiváltásának optimális helyzetét a tekercs mozgatásával határozzuk meg úgy, hogy a fogantyú hátrafelé és a középvonaltól 45°-kal eltávolodik, kis lépésekben az elsődleges motoros kéreg kézábrázolása mentén. Az egyimpulzusú (1 Hz-es) ingerek kézi 70 mm-es, mágneses stimulátorral táplált nyolcas tekercs segítségével jutnak el. A tekercset az agy domináns oldalsó féltekéje fölött tartják, és az áram az anteroposterior irányban folyik. A hot spot az a régió, ahol az FDI legnagyobb MEP-jét a minimális intenzitással ki lehet idézni (Rothwell et al., 1999). Ez a hely egy szorosan illeszkedő úszósapkán van megjelölve, amelyet az alany feje fölé helyeztek, hogy biztosítsák a pontos tekercspozícionálást a jövőbeni stimulációk során.

Méhnyak mágneses stimulációja.

Az 1. és 2. vizsgálatban a CMS stimuláció helye azonos. Ez a [12] által leírt technika szerint történik. Egyimpulzusú (1 Hz-es) ingereket a nyaki gerincre helyezett 90 mm-es kézi kör alakú tekercs (C3-C7) segítségével továbbítanak. A toborzási görbéket úgy rajzoljuk meg, hogy az inger intenzitását a maximális stimulátorteljesítmény 40%-áról 100%-ra fokozatosan, 5%-os lépésekben növeljük. Körülbelül 3-10 stimulációt hajtanak végre minden egyes intenzitással, 10-30 másodperccel elválasztva. Ha az alany hosszabb szünetet szeretne tartani a stimulációk között, megteheti, amíg készen nem áll a folytatásra. Az egyimpulzusú (1 Hz-es) stimuláció még a legmagasabb stimulátorkimeneteknél is nagyon biztonságos [13]. Ha az alany hosszabb szünetet szeretne tartani a stimulációk között, megteheti, amíg készen nem áll a folytatásra. Mint minden eljárásnál, a résztvevőket szorosan ellenőrizni fogják az esetleges kellemetlenségek miatt. A CMS-re toborzási görbéket ábrázolunk, de 60%-os stimulációs intenzitástól kezdve. Ezen stimulációs eljárások során szorosan figyeljük az alany kellemetlen érzéseit, és arra ösztönzik őket, hogy tájékoztassák a kísérletezőt, ha szüneteltetni kívánják a vizsgálatot és szünetet tartanak, vagy ha már nem kívánják, hogy stimuláció történjen.

Szellőztetés (1. és 2. vizsgálat)

Az alapstimulációk (CMS és TMS) elvégzése után normál nyugalmi légzés közben 5-10 percig rögzítjük a légzés gyakoriságát, a légzési térfogatot, a percnyi lélegeztetést és a belélegzett/lelélegzett gázkoncentrációkat. Ezek az intézkedések az AIHH/Sham expozíció teljes időtartama alatt és azután is folytatódnak.

Funkcionális értékelések

Légzési vizsgálatok (1. vizsgálat)

A vizsgálatba való beiratkozás után a kiindulási légzésfunkciót a beavatkozás előtt két időpontban értékelik: 1) a résztvevők szűrése során, és 2) az egyes beavatkozások 1. napján (előteszt) (AIHH/Sham + tSCS páros légzési erősítő edzés) . Ez a megközelítés biztosítja az érvényes kezdeti értékelést, és minimalizálja a motoros tanulás hatását az eredményekre (Larson et al., 1993). A légzésfunkció utólagos (utólagos) vizsgálatára a beavatkozást követő 1., 3. és 7. napon kerül sor. Minden beavatkozásnál kiszámoljuk a kezdeti hatást, amelyet a funkció változásaként mérünk az előtesztről az utóvizsgálatra. Az utótesztelési ütemterv biztosítja, hogy képesek vagyunk számszerűsíteni az egyes beavatkozási (vagy színlelt) protokollokat követően a tartós változásokat. A légzési teszteket véletlenszerű sorrendben kell elvégezni, és mindegyik tesztből legalább 3 vizsgálatot kell elvégezni, a vizsgálatok közötti szünetekkel. A teszteket megközelítőleg ugyanabban a napszakban, egyenletes, ülő helyzetben kell elvégezni (Terson de Paleville et al., 2014). Minden vizsgálatot az American Thoracic Society vizsgálati irányelveinek (ATS, 2002) megfelelően hajtanak végre, és az értékeket az SCI-ben szenvedő egyénekhez igazítják (Kelley et al., 2003). Kutatócsoportunk szakértelemmel rendelkezik a klinikai légzéstesztekben, és ezek rutin mérések a Brooks Rehabilitationnél.

A maximális belégzési és kilégzési nyomás az elsődleges vizsgálati eredmény. A belégzési nyomás kialakulása a belégzési erőt jelzi, és összefüggésben áll a tüdő egészségével és a fertőzés kockázatával (Raab és mtsai, 2016; Postma et al., 2013; Stolzmann és mtsai, 2008). A kilégzési nyomásképződés a kilégzési légzés erejét tükrözi, és a légúti kiürüléssel és a köhögéssel jár (Park et al., 2010). A belégzési és kilégzési nyomásképződés javul a hetekig tartó légzési erősítő edzések és az egynapos AIH edzések után (Roth és mtsai, 2010; Mueller és mtsai, 2012; Ahmed et al., 2017; Sutor és mtsai, 2021). A méréseket a pneumotachhoz (Hans Rudolph, Shawnee, KS, USA) csatlakoztatott szájrész segítségével végezzük a szellőztetés és az orrcsipeszek használatának mutatóinak mérésére. A maximális belégzési nyomás elérése érdekében a résztvevők a maradék térfogatig kilélegeznek, és legalább 2 másodpercig megkísérlik a maximális belégzést elzárt belégzési vonal mellett. A maximális kilégzési nyomást kényszerkilégzéssel mérik az elzárt kilégzési vonalhoz képest, miután a résztvevő belélegzi a teljes tüdőkapacitást (ATS, 2002).

A kényszerített vitálkapacitás az a levegőmennyiség, amely a kényszer kilégzés során a maradék térfogatra kerül, a teljes belégzést követően a teljes tüdőkapacitásig. Az erőltetett vitálkapacitást a pneumotachhoz csatlakoztatott szájrész (Hans Rudolph, Shawnee, KS, USA) és orrcsipesz segítségével mérik. A jelet a Powerlab (AD Instruments; Colorado Springs, CO, USA) segítségével rögzítik. Legalább három elfogadható áramlás-térfogat görbét rögzítenek. A tüdőfunkció károsodása a légúti megbetegedések magasabb kockázatával és magasabb halálozási aránnyal jár (Postma et al., 2009; Stolzmann és mtsai, 2010).

A légúti elzáródási nyomás (P0,1) az a nyomás, amely a szájban a belégzés első 0,1 másodpercében keletkezik, amikor a légutak váratlanul elzáródnak a kilégzés végén. A 0,1 másodperc alatti negatív nyomásképződés a légzőmotoros meghajtást tükrözi, anélkül, hogy az érzékszervi rendszerek (tüdőnyúlás, vizuális stb.) módosításra kerülne idő. Lényegében a P0.1 a nyugalmi belégzési izmok spontán (automatikus) funkcionális aktivitását tükrözi. A szájüregi nyomást ebben az időben gyakran a belégzési neuromuszkuláris késztetés mutatójának tekintik (Whitelaw és Derenne, 1993). Ezt a mértéket akkor érik el, amikor a résztvevők egy zárt körben egy kétutas szelephez csatlakoztatott szájrészen keresztül lélegeznek. A belégzési szelepet a résztvevők észrevétele nélkül elzárják a kilégzés során, és a következő belégzésig fenntartják. A negatív nyomásképződést a fűtött pneumotachhoz csatlakoztatott nyomásátalakítóval rögzítik (Hans Rudolph, Shawnee, KS, USA); minimum 6-7 felvétel készül és átlagoljuk.

Felső végtag funkcionális felmérése (2. vizsgálat)[JN1]

A Box and Blocks és a Grip Release Test segítségével értékeljük a kéz működését. A funkcionális feladatok gyakorlásához az Edee Field-Fote protokollt fogjuk használni.

Kísérleti beavatkozás

Akut időszakos hiperkapnikus hipoxia/álexpozíció az 1. és 2. vizsgálathoz

A kiindulási felvételek elkészítése után (mágneses stimuláció és nyugalmi lélegeztetés az 1. vizsgálatban és felső végtag funkcionális vizsgálata a 2. vizsgálatban), az alany mindkét vizsgálatban az AIHH/Sham beadásához szükséges. Az alany kényelmesen ül, háta és feje alátámasztva. A kísérleti levegőt a belélegzett oxigén és szén-dioxid előre meghatározott frakcióit tartalmazó tárolózsákhoz rögzített arcmaszkon keresztül szállítják. Akut intermittáló hipoxia esetén hypercapniával (a belélegzett oxigén célfrakciója [FIO2] = 0,09; a belélegzett szén-dioxid célfrakciója [FICO2] = 0,04). Összesen 15 hipoxiás és hiperkapniás epizód kerül átadásra, mindegyik 60 másodpercig tart, és 90 másodpercnyi szobalevegő választja el őket. Állevegő expozíció esetén a résztvevő ugyanennyi ideig lélegezze be a szobalevegőt. Az alanyokat a protokoll alatt néhány percenként megkérdezik, hogy jól érzik-e magukat, és a szív- és érrendszeri vitális jeleket (pulzusszám, vérnyomás és oxigéntelítettség) végig monitorozzák. A fent vázolt szellőztetési paramétereket is ellenőrizni fogják.

Szív- és érrendszeri monitorozás mind az 1., mind a 2. vizsgálatban

Az oxihemoglobin szaturációt (SpO2) folyamatosan mérik az AIH alatt non-invazív ujjimpulzusoximetriával. A pulzusszámot (HR) és a vérnyomást (BP) a kiindulási légzési légzés során, valamint az AIH-vizsgálat során 2-3 szakaszonként egy automata vérnyomásmérővel monitorozzák. Ha az SpO2 80% alá csökken hipoxiás dózis alatt, a belélegzett O2 addig emelkedik, amíg az SpO2 szint ≥ 80% lesz. Nem várható, hogy a HR vagy a BP túlzottan emelkedik (HR < 100 bpm; BP < 160/100) az AIH alatt. Az AIH-t használó korábbi vizsgálatok nem számoltak be az AIH-ra adott nemkívánatos reakciókról, és a legtöbb résztvevő nem tud különbséget tenni az alacsonyabb oxigén- és a szobalevegő rövid távú belégzése között [14, 15]. Csak akkor folytatjuk a kísérletet, ha az életjelek normalizálódtak az AIH protokollt követően.

tSCS páros légzési erősítő edzés (1. vizsgálat)

Az 1. vizsgálathoz tSCS páros légzési erősítő edzést 20 perccel az AIHH vagy a Sham kezelést követően hajtanak végre. Egy zárt hurkú stimulációs paramétert használunk a légzőszervi edzéssel való párosításhoz. A zárt hurkú stimuláció során a paraméterek folyamatosan, valós időben frissülnek, az adott pillanatban a személy pontos mozgásállapota alapján. A stimulációt egyidejűleg alkalmazzák a légzési erősítő edzéssel, amelyet képzett foglalkozási és fizikai terapeutákból álló csapat irányít. A légzési erősítő edzést egy szabványos, rugós küszöbkészülék használatával végzik (Respironics Inc, Murrysville, PA, USA). A rugó állítható a szelep nyitásához szükséges nyomás módosításához, és a készülék reverzibilis belégzési és kilégzési edzéshez egyaránt. A kézi eszköz könnyen hozzáférhető és általánosan használt a klinikai gyakorlatban. A maximális belégzési és kilégzési nyomás létrehozása érdekében a résztvevők 1 bemelegítő szettet hajtanak végre a vizsgálat előtti eredményeik (ugyanazon a napon elért) körülbelül 40%-ának megfelelő nyomásküszöb mellett. A bemelegítést követően a résztvevők a nyomásküszöbön edzenek a teszt előtti eredményeik körülbelül 70%-án, és három 6-12 ismétlésből álló sorozatot tartalmaznak mind a belégzési, mind a kilégzési erősítő edzéshez. Az edzési lélegzet körülbelül 1-2 másodpercig tartó, a készüléken keresztüli erőfeszítésből áll, amelyet 5-10 másodpercnyi csendes légzés választ el. Az AIH ezt a formátumát, amelyet a feladatspecifikus képzés követ, sikeresen alkalmazták korábbi tanulmányokban (Hayes és mtsai, 2014; Ahmed et al., 2017), és elegendő időt tesz lehetővé a BDNF növelésére az AIH vagy AIHH után, ezáltal növelve a feladatspecifikus tréning (Baker-Herman et al., 2004; Lovett-Barr et al., 2012; Welch et al., 2020).

tSCS páros felső végtag funkcionális edzés (2. vizsgálat)

Az tSCS páros felső végtag funkcionális edzése a 2. vizsgálathoz 20 perccel az AIHH vagy Sham kezelést követően kerül végrehajtásra. Egy zárt hurkú stimulációs paramétert használunk a felső végtag funkcionális edzésével való párosításhoz. A zárt hurkú stimuláció során a paraméterek folyamatosan, valós időben frissülnek, az adott pillanatban a személy pontos mozgásállapota alapján. A stimulációt a felső végtagi funkcionális edzéssel egyidejűleg alkalmazzák, amelyet képzett foglalkozási és fizikai terapeutákból álló csapat irányít. A tSCS páros felső végtag funkcionális edzései ~1 órásak lesznek. Az edzés magában foglalhatja a felső végtagok nagy és kis mozgásainak edzését, játékokat, valamint nagy és kis tárgyak manipulációját. A felső végtag FTP-je magában foglalhatja az elérési, megragadási és manipulációs műveletek ismétlését.

Kimosódási időszak. Minden egyes kezelési beavatkozás között 1 hetes kimosódási periódus következik, hogy minimalizáljuk az átviteli hatásokat. Ennek a kimosódási periódusnak az időtartama humán adatokon alapul, amelyek arra utalnak, hogy az egymenetes AIH-vizsgálat hatása egy héttel később már nem volt kimutatható (Sutor et al., 2021). A kimosódás időtartamát kiegyensúlyozták a résztvevők megtartását befolyásoló tényezőkkel kapcsolatos tapasztalatokkal, mint például a résztvevők elkötelezettsége, a hosszabb időkéséssel fellépő ütemezési nehézségek és a kutató-résztvevő-klinikus partnerségek. Ezen ellentétes megfontolások kiegyensúlyozásának szükségessége alapján egyensúlyt kerestünk a hosszabb kimosások között, amelyek lehetővé teszik a plaszticitás csökkenését, miközben minimálisra csökkentik a résztvevők elvesztésének kockázatát és megzavarják a keresztezési tervezést.

Utótesztelés 1. és 2. vizsgálat

A szellőztetést az AHH-expozíciót követő 1 órán keresztül továbbra is rögzíteni kell mind az 1., mind a 2. vizsgálatban a biztonság ellenőrzése céljából.

Poste Neurophysiology Assessment: Körülbelül 30 perccel az AIH/Sham expozíció és a tSCS páros légzési edzés után az 1. vizsgálatban és a felső végtag edzése után a 2. vizsgálatban egy újabb körstimulációt hajtunk végre. A fentebb a CMS-re és a TMS-re vonatkozóan vázolt eljárásokat kell követni a rekeszizom izomzatának (1. vizsgálat) és az FDS-izomnak (2. vizsgálat) végzett utólagos tesztelése során. Ez magában foglalja a toborzási görbék létrehozását, ahol az inger intenzitása fokozatosan, 40-100%-ról CMS-nél és 60-100%-ról TMS-nél 5%-os lépésekben emelkedik. Körülbelül 3-10 stimulációt hajtanak végre minden egyes intenzitással, 10-30 másodperccel elválasztva. Az alanyok a vizsgálat során bármikor hosszabb szünetet tarthatnak, ha kényelmetlenséget tapasztalnak.

Utáni funkcionális értékelés: Nem sokkal a neurofiziológiai teszt után a résztvevő funkcionális teszteken megy keresztül a fent leírtak szerint. Az 1. vizsgálat esetében légzésfunkciós vizsgálatot, a 2. vizsgálatnál pedig a felső végtag funkcionális vizsgálatát végzik el.

c. Adatelemzés: Adja meg azokat a módszereket, amelyekkel a tanulmányi célkitűzéseket/célokat értékelni vagy mérni fogják, azaz statisztikai elemzési tervet, kvalitatív kutatási módszereket, például a témaelemzés elvégzésére és az érvényesség növelésére szolgáló eljárásokat, a programértékelési módszereket és elemzési tervet, vagy vegyes módszerekkel végzett elemzést terv. Kvantitatív vizsgálathoz adja meg, hogy milyen statisztikai eszközöket fog alkalmazni, és adott esetben hogyan működik a vizsgálat. A kísérleti vizsgálatok nem igényelnek statisztikai tervet, de fel kell vázolniuk, hogy az eredményeket hogyan fogják felhasználni a jövőbeni tanulmányok végrehajtására.

Az 1. specifikus cél tesztelése, vagyis "az egyszeri AHH kombinálása a tSCS párosított légzési erősítő edzéssel szinergikusan nagyobb légzőmotoros teljesítményt indukál krónikus SCI-ben, mint bármely kezelés önmagában"; számszerűsítjük és összehasonlítjuk a kiindulási értékhez viszonyított %-os változást a kardio-respirációs kimenetel méréseiben. A kiváltott rekeszizompotenciálokat a latencia (az ingerműtermék és a kiváltott válasz kezdete közötti időbeli különbség), az időtartam (a kiváltott válasz kezdete és az eltolás közötti időbeli különbség), az amplitúdó (a pozitív és a negatív csúcsok közötti különbség) és a terület (az inger teljes területe) szempontjából elemzik a kiváltott rekeszizom potenciálokat. javított EMG). A központi motorvezetési időt a TMS és a CMS által kiváltott potenciálok késleltetése közötti különbségként számítjuk ki. Összehasonlítjuk a lélegeztetési, kardiorespirációs paraméterek kezelési különbségét az AIHH és a Sham expozíciós páros kombinatorikus kezelés között.

A 2. hipotézis tesztelésére, miszerint "az egyszeri AHH és a tSCS párosított felső végtagi erősítő edzés kombinálása szinergikusan nagyobb felső végtagi motorteljesítményt indukál krónikus SCI-ben, mint bármely kezelés önmagában"; számszerűsítjük és összehasonlítjuk a felső végtag neurofiziológiai és funkcionális kimenetelének %-os változását az alapvonalhoz képest. Az első dorsalis interosseous ujjpotenciálok kiindulási értékéhez viszonyított százalékos változását a latencia (az inger műtermék és a kiváltott válasz kezdete közötti időbeli különbség), az időtartam (a kiváltott válasz kezdete és az eltolás közötti időbeli különbség), az amplitúdó (különbség a pozitív és negatív csúcsok között) szempontjából elemezni kell. , és terület (az egyenirányított EMG teljes területe). A központi motorvezetési időt a TMS és a CMS által kiváltott potenciálok késleltetése közötti különbségként számítjuk ki. A résztvevő felső végtag funkcióinak számszerűsítését is elvégzik egy sor szabványos funkcionális teszttel.

A 3. hipotézis tesztelésére, miszerint "a szubklinikai gyulladás és/vagy diszfunkcionális egynukleotid polimorfizmus jelenléte a neuroplaszticitást szabályozó génekben csökkenti a kezelésre adott motoros választ"; A résztvevőket a szubklinikai gyulladás és/vagy a neuroplaszticitással összefüggő gének diszfunkcionális egynukleotid polimorfizmusának jelenléte alapján osztályozzuk.

Teljesítményszámítás: Teljesítményszámításunk az AIHH egészséges emberekben történő használatának korábbi adatain és a membránmotor által kiváltott potenciálok különbségén alapul a hamis levegőhöz képest. 0,05-ös I. típusú hibaarányt, 30%-os kezelési különbséget és 41-es ennek megfelelő szórását feltételezve 80%-os képességünk van kimutatni az AIHH kezelési javulását a hamis expozícióhoz képest 29-es mintaméret mellett. Tekintettel arra, hogy ebben a tanulmányban kombinatorikus kezelési megközelítést alkalmaznak, és nem állnak rendelkezésre előzetes adatok a teljesítménybecsléshez, feltételezzük, hogy egy 29, krónikus SCI-ben szenvedő résztvevőből álló minta elegendő teljesítményű lesz a kísérlethez [JN1]Mit használnak jelenleg a tanulmányban itt is használható a funkcionális értékelés.

Adatelemzés

Csak az elsődleges végpont statisztikai tervet adjon meg. Kérjük, adja meg, hogy a tanulmány hogyan működik, és milyen statisztikai eszköz(eke)t alkalmaznak majd:

Megjegyzés: Kérjük, ne vágja ki és ne illessze be a teljes statisztikai részt a szponzori protokollból. A kísérleti vizsgálatok nem igényelnek statisztikai tervet, de fel kell vázolniuk, hogy az eredményeket hogyan fogják felhasználni a jövőbeni tanulmányok végrehajtására.) Az 1. specifikus cél tesztelése, vagyis "az egyszeri AHH kombinálása a tSCS párosított légzési erősítő edzéssel szinergikusan nagyobb légzőmotoros teljesítményt indukál krónikus SCI-ben, mint bármely kezelés önmagában"; számszerűsítjük és összehasonlítjuk a kiindulási értékhez viszonyított %-os változást a kardio-respirációs kimenetel méréseiben. A kiváltott rekeszizompotenciálokat a latencia (az ingerműtermék és a kiváltott válasz kezdete közötti időbeli különbség), az időtartam (a kiváltott válasz kezdete és az eltolás közötti időbeli különbség), az amplitúdó (a pozitív és a negatív csúcsok közötti különbség) és a terület (az inger teljes területe) szempontjából elemzik a kiváltott rekeszizom potenciálokat. javított EMG). A központi motorvezetési időt a TMS és a CMS által kiváltott potenciálok késleltetése közötti különbségként számítjuk ki. Összehasonlítjuk a lélegeztetési, kardiorespirációs paraméterek kezelési különbségét az AIHH és a Sham expozíciós páros kombinatorikus kezelés között.

A 2. hipotézis tesztelésére, miszerint "az egyszeri AHH és a tSCS párosított felső végtagi erősítő edzés kombinálása szinergikusan nagyobb felső végtagi motorteljesítményt indukál krónikus SCI-ben, mint bármely kezelés önmagában"; számszerűsítjük és összehasonlítjuk a felső végtag neurofiziológiai és funkcionális kimenetelének %-os változását az alapvonalhoz képest. Az első dorsalis interosseous ujjpotenciálok kiindulási értékéhez viszonyított százalékos változását a latencia (az inger műtermék és a kiváltott válasz kezdete közötti időbeli különbség), az időtartam (a kiváltott válasz kezdete és az eltolás közötti időbeli különbség), az amplitúdó (különbség a pozitív és negatív csúcsok között) szempontjából elemezni kell. , és terület (az egyenirányított EMG teljes területe). A központi motorvezetési időt a TMS és a CMS által kiváltott potenciálok késleltetése közötti különbségként számítjuk ki. A résztvevő felső végtag funkcióinak számszerűsítését is elvégzik egy sor szabványos funkcionális teszttel.

A 3. hipotézis tesztelésére, miszerint "a szubklinikai gyulladás és/vagy diszfunkcionális egynukleotid polimorfizmus jelenléte a neuroplaszticitást szabályozó génekben csökkenti a kezelésre adott motoros választ"; A résztvevőket a szubklinikai gyulladás és/vagy a neuroplaszticitással összefüggő gének diszfunkcionális egynukleotid polimorfizmusának jelenléte alapján osztályozzuk.

Teljesítményszámítás: Teljesítményszámításunk az AIHH egészséges emberekben történő használatának korábbi adatain és a membránmotor által kiváltott potenciálok különbségén alapul a hamis levegőhöz képest. 0,05-ös I. típusú hibaarányt, 30%-os kezelési különbséget és 41-es ennek megfelelő szórását feltételezve 80%-os képességünk van kimutatni az AIHH kezelési javulását a hamis expozícióhoz képest 29-es mintaméret mellett. Tekintettel arra, hogy ebben a tanulmányban kombinatorikus kezelési megközelítést alkalmazunk, és nem állnak rendelkezésre előzetes adatok a teljesítménybecsléshez, feltételezzük, hogy a 29, krónikus SCI-ben szenvedő résztvevőből álló minta elegendő teljesítményű lesz a kísérlethez.