Allenamento di stimolazione elettrica funzionale addominale e suo effetto sull'insufflazione-essufflazione meccanica

Le infezioni respiratorie sono una delle principali cause di morbilità e mortalità per la popolazione tetraplegica. Sono spesso causati dall'accumulo di secrezioni nei polmoni a causa dell'incapacità di generare una tosse efficace. Questa incapacità di tossire porta molte persone tetraplegiche a richiedere un qualche tipo di intervento per aiutare la rimozione delle secrezioni. Sono comunemente usati la tosse manualmente assistita o l'aspirazione di routine attraverso la cannula tracheostomica del paziente. Entrambe queste tecniche sono associate a problemi: (i) L'aspirazione della tracheostomia è scomoda e spesso manca il bronco sinistro, uno dei fattori che contribuiscono all'80% delle polmoniti che si verificano nel polmone sinistro della popolazione lesa al midollo spinale. (ii) Una tosse assistita manualmente è una procedura sicura ed efficace, ma deve essere fornita da un operatore sanitario qualificato con implicazioni di risorse associate per il fornitore di assistenza sanitaria locale. Un metodo alternativo per aiutare a eliminare le secrezioni e migliorare la ventilazione è l'insufflazione-esufflazione meccanica (MI-E), in cui una combinazione di pressione positiva e negativa viene applicata alle vie aeree dell'utente per indurre la tosse. Numerosi studi hanno dimostrato che la MI-E è più efficace nella rimozione delle secrezioni e nella riduzione delle infezioni respiratorie rispetto alle tradizionali tecniche di aspirazione e tosse assistita manualmente, con il vantaggio che le secrezioni vengono rimosse da entrambi i bronchi. È stato inoltre dimostrato che la MI-E riduce significativamente la durata della degenza in terapia intensiva e riduce i tassi di reintubazione.

Gli individui con tetraplegia hanno ridotto il volume di marea espirato (VT) e il ridotto flusso di picco della tosse (CPF) (portata massima dell'aria durante una tosse. Il valore CPF può essere utilizzato per valutare il rischio di infezione respiratoria, con un CPF < 160 L/min associato a tosse non funzionale e un alto rischio di infezione e un CPF <270 L/min che suggerisce che una persona non sarà in grado di a secrezioni adeguatamente chiare dalle loro vie aeree. L'uso di MI-E è quindi suggerito per chiunque abbia un CPF di <270 L/min.

La stimolazione elettrica funzionale (FES) è una tecnica che può essere utilizzata per far contrarre i muscoli paralizzati. La contrazione più efficace si osserva quando un treno di impulsi elettrici viene applicato vicino al punto motore di un muscolo paralizzato. Quando la FES viene applicata ai muscoli addominali si parla di Stimolazione Elettrica Funzionale Addominale (AFES). L'AFES è stato precedentemente utilizzato per aumentare la TV e la CPF dei pazienti tetraplegici in numerosi studi.

MI-E è abitualmente combinato con la tosse assistita manualmente per sciogliere le secrezioni polmonari e aumentare la CPF dell'utente. Allo stesso modo di una tosse assistita manualmente, l'AFES porta ad un aumento del movimento addominale, con conseguente aumento della CPF. Durante studi recenti, i ricercatori hanno osservato che l'uso di AFES con pazienti tetraplegici acuti sembra essere associato a una maggiore necessità di clearance della secrezione, indicando che l'AFES aiuta l'allentamento delle secrezioni polmonari. Sebbene il movimento addominale ottenuto con AFES sia in genere significativamente inferiore a quello ottenuto con una tosse assistita manualmente, può avere effetti benefici in combinazione con MI-E. Inoltre, l'AFES ha il vantaggio di poter essere applicato in modo coerente e richiede un minore coinvolgimento del caregiver.

I ricercatori ipotizzano che (i) i massimi miglioramenti respiratori dovuti a un programma di allenamento AFES saranno raggiunti dopo più di 3 settimane di allenamento e (ii) che l'uso combinato di AFES con MI-E possa migliorare la funzione respiratoria e la capacità di eliminare secrezioni di pazienti tetraplegici, con conseguente riduzione del numero di infezioni respiratorie in questo gruppo.

Metodi

Partecipanti Per questo studio saranno reclutati dieci partecipanti tetraplegici. Tutti i partecipanti saranno ricoverati presso la Queen Elizabeth National Spinal Injuries Unit, Southern General Hospital, Glasgow.

Procedure sperimentali Ogni partecipante sarà sottoposto a una valutazione pre studio. Lo studio assumerà la forma di un disegno crossover casuale che prevede un periodo di controllo di quattro settimane e un periodo di formazione di otto settimane che sarà seguito da un periodo di follow-up di due settimane. L'ordine dei periodi di controllo e di formazione sarà randomizzato per ciascun partecipante. Se il periodo di addestramento precede il periodo di controllo, il periodo di follow-up servirà come periodo di lavaggio di due settimane per evitare qualsiasi riporto di effetti acuti dall'intervento di addestramento. Alla valutazione pre-studio e alla fine di ogni due settimane, il partecipante prenderà parte a una sessione di valutazione.

Valutazione pre-studio Prima dell'inizio dello studio, ogni partecipante sarà sottoposto a una valutazione pre-studio che servirà anche come sessione di familiarizzazione. La stimolazione verrà applicata ai muscoli addominali del partecipante per verificare se rispondono alla stimolazione elettrica. Verranno quindi stabiliti i parametri ottimali di stimolazione (posizione degli elettrodi/frequenza/corrente e ampiezza dell'impulso) necessari per indurre una forte contrazione dei muscoli addominali. Questi parametri di stimolazione saranno utilizzati come punto di partenza per le successive sessioni di formazione e valutazione. Una sessione di valutazione, come descritto di seguito, sarà quindi condotta al termine della valutazione pre studio.

Sessioni di formazione I partecipanti prenderanno parte alle sessioni di formazione AFES cinque volte a settimana (dal lunedì al venerdì) per un totale di 8 settimane. Durante queste sessioni i partecipanti riceveranno AFES per 40 minuti.

Sessioni di valutazione Ogni partecipante parteciperà a sessioni di valutazione bisettimanali durante lo studio. Ad ogni sessione di valutazione verrà eseguita una serie di test della capacità vitale forzata (FVC) con e senza stimolazione addominale, che forniscono una misura della capacità vitale (VC), del volume espiratorio forzato in un secondo (FEV1) e del flusso espiratorio di picco del partecipante ( PEF). Il flusso e il volume respiratorio saranno misurati utilizzando uno spirometro. Per eseguire la manovra FVC al partecipante verrà chiesto di inspirare fino alla capacità polmonare totale (TLC) e quindi espirare il più rapidamente e completamente possibile. Questo verrà ripetuto per ogni condizione fino a un massimo di 5 volte o fino a quando non vengono registrati 3 tentativi entro 0,15 L l'uno dall'altro. Molti dei partecipanti a questo studio avranno una FVC <1L. Gli standard ATS/ERS per la spirometria suggeriscono che per una FVC <1L l'intervallo di valori accettabili dovrebbe essere più o meno 0,1L. Tutti i partecipanti eseguiranno la valutazione seduti in posizione eretta.

Verrà misurato anche il picco di flusso della tosse (CPF) del partecipante in tre condizioni: (i) non assistito (ii) insufflazione-esufflazione meccanica non assistita (MI-E) e (iii) MI-E assistito con stimolazione elettrica funzionale addominale (AFES). Per misurare il CPF, verranno applicati cinque cicli di MI-E per entrambe le condizioni di MI-E. Il valore CPF massimo registrato da cinque tentativi sarà preso come CPF del partecipante in ciascuna condizione.

Durante la valutazione preliminare allo studio e al termine del periodo di formazione e di controllo verrà eseguita una sessione di valutazione estesa. Le misurazioni aggiuntive saranno (i) MI-E con tosse assistita manualmente e (ii) misurazione ecografica del movimento del diaframma con e senza AFES.

Il CPF ottenuto utilizzando MI-E con una tosse assistita manualmente verrà registrato mentre la tosse assistita manualmente viene applicata dall'assistente abituale del paziente, con lo stesso assistente che applica la tosse assistita manualmente in tutte e tre le sessioni.

Il movimento del diaframma sarà misurato durante una manovra FVC utilizzando una sonda ad ultrasuoni, con e senza assistenza AFES. Ciò consentirà una valutazione dell'effetto dell'AFES sul movimento del diaframma.

Periodo di follow up/wash out Dopo il periodo di formazione il partecipante sarà sottoposto a un periodo di follow up di due settimane. Se il partecipante deve ancora completare il periodo di controllo, questo follow-up fungerà anche da lavaggio. Durante questo periodo di lavaggio il partecipante non si sottoporrà a nessuna sessione di allenamento. Lo scopo di questo periodo di wash-out è minimizzare l'effetto di qualsiasi risposta acuta dal periodo di addestramento al periodo di controllo.