Neuromodulazione per migliorare la funzione respiratoria nella lesione del midollo spinale cervicale

Ci sono cinque fasi principali di questo studio. La prima fase è il test di riferimento, la seconda fase è l'impianto temporaneo, la terza fase è la mappatura/trattamento dell'impianto post-temporaneo, la quarta fase è l'impianto permanente e la quinta fase è il trattamento dell'impianto post-permanente. Durante ciascuna delle tre fasi, i soggetti avranno sessioni di test di laboratorio due volte alla settimana e sessioni quotidiane di allenamento a casa. Poiché si tratta di uno studio di fattibilità, le fasi sono progettate per selezionare i soggetti che saranno più reattivi e beneficeranno di questa strategia.

Fase 1. Test/addestramento di base (fino a 6 mesi, UCLA Semel Institute for Neuroscience and Human Behavior), il cui scopo è garantire che ogni soggetto inizi con tutti i benefici ottenibili dalla terapia respiratoria riabilitativa standard e abbia una base stabile di funzionalità prima che inizino la stimolazione epidurale. 15 soggetti saranno sottoposti a questa fase. Durante questa fase verranno misurate la massima pressione inspiratoria ed espiratoria, l'attività respiratoria spontanea a riposo e l'EMG dei muscoli respiratori. I soggetti in modalità di assistenza del ventilatore (a meno che o fino a quando non siano in grado di sostenere una respirazione adeguata da soli) saranno monitorati tramite pneumotacometro per le variazioni della frequenza respiratoria. Inoltre, i soggetti saranno sottoposti a test motori e sensoriali. I soggetti devono mostrare una funzione respiratoria stabile prima dell'impianto, quindi se un soggetto mostra piccoli miglioramenti a 3 mesi il soggetto continuerà ad allenarsi fino a raggiungere il massimo effetto dall'allenamento (fino a 6 mesi). I soggetti che mostrano una linea di base stabile a 3 mesi procederanno alla Fase 2. Se la salute di un soggetto peggiora, incluso il funzionamento non respiratorio, il soggetto sarà valutato da un medico appropriato e il test verrà sospeso fino a quando la salute del soggetto non sarà migliorata e si manterrà stabile per almeno 2 mesi.

Fase 2. Impianto temporaneo (1 giorno, 24 ore di pernottamento, UCLA Medical Center, Santa Monica). I soggetti saranno sottoposti a intervento chirurgico di impianto di stimolatore temporaneo. Durante l'intervento chirurgico, verrà eseguita la mappatura intraoperatoria con l'impianto per dimostrare aree di stimolazione efficaci. Fino a 12 soggetti con evidenza di risposta al test di riferimento saranno sottoposti a questa fase dal pool di 12 soggetti nella Fase 1 di cui sopra. La risposta all'allenamento respiratorio sarà basata sullo sforzo respiratorio massimo, sulle capacità respiratorie a riposo e sull'EMG dei muscoli respiratori. I soggetti saranno monitorati durante la notte dopo l'intervento chirurgico come misura precauzionale.

Fase 3. Mappatura/trattamento dell'impianto post-temporaneo (fino a 10 giorni, UCLA Semel Institute for Neuroscience and Human Behavior) Verrà valutata l'abilità respiratoria. Il regime di riabilitazione respiratoria con lo stimolatore verrà utilizzato per riabilitare la funzione respiratoria. I soggetti saranno testati quotidianamente, fino a 10 sessioni non consecutive in clinica. Ogni sessione avrà una durata massima di 2 ore. Il soggetto avrà l'impianto temporaneo per un minimo di 1 settimana e un massimo di 2 settimane. Saranno valutati lo sforzo respiratorio massimo e le capacità respiratorie a riposo, nonché i PROM post-impianto. Una volta identificati i parametri ottimali, verranno utilizzate le configurazioni degli elettrodi che consentono ai soggetti di manipolare il proprio schema respiratorio. I soggetti potranno utilizzare lo stimolatore a casa (giornalmente, con parametri identificati) con allenamento respiratorio oltre a test bisettimanali. L'uso domestico comporterà l'accensione dello stimolatore, la respirazione con il ventilatore. Gli stessi 12 soggetti della Fase 2 saranno sottoposti a questa fase.

Fase 4. Impianto permanente (1 giorno, 24 ore di pernottamento, UCLA Medical Center, Santa Monica). I soggetti saranno sottoposti a intervento di impianto di stimolatore. Durante l'intervento chirurgico, verrà eseguito l'impianto di elettrodi. Il luogo di collocamento ideale sarà basato sul precedente luogo di prova temporaneo. Fino a 10 soggetti con la maggior connettività e evidenza di risposta al test di base saranno sottoposti a questa fase dal pool di 12 soggetti nella Fase 3 di cui sopra. Verrà valutata la risposta all'allenamento respiratorio. I soggetti saranno monitorati durante la notte dopo l'intervento chirurgico come misura precauzionale.

Fase 5. Mappatura/trattamento dell'impianto post-permanente (fino a 12 mesi, UCLA Semel Institute for Neuroscience and Human Behavior) in cui verranno utilizzate le configurazioni degli elettrodi che attivano i muscoli respiratori. Il regime di riabilitazione respiratoria con lo stimolatore verrà utilizzato per riabilitare la funzione respiratoria. 10 soggetti saranno testati fino a due volte alla settimana in clinica per un massimo di 2 ore per sessione. Sarà valutata la risposta respiratoria alla stimolazione. Una volta identificati i parametri ottimali, verranno utilizzate le configurazioni degli elettrodi che consentono ai soggetti di manipolare il proprio schema respiratorio. I soggetti potranno utilizzare lo stimolatore a casa (giornalmente, con parametri identificati) con allenamento respiratorio oltre a test bisettimanali. Gli stessi 10 soggetti della Fase 4 saranno sottoposti a questa fase.

Sequenza temporale. Lo studio è una prova di sicurezza e fattibilità. Si tratta di un impianto a braccio singolo di elettrodo permanente per valutare la sicurezza e l'efficacia precoce della stimolazione epidurale spinale cervicale per migliorare la funzione respiratoria. Viene condotto per un periodo fino a 6 mesi o 21 mesi rispettivamente in 1, 2 o 3 periodi (Fig. 3): Fase 1. Formazione di base (fino a 6 mesi), Fase 2. Impianto di prova temporaneo (1 giorno), Fase 3. Trattamento implantare di prova post-provvisorio (fino a 10 giorni), Fase 4. Impianto permanente (1 giorno, con recupero chirurgico fino a 2 mesi), Fase 5. Trattamento implantare post-permanente (fino a 12 mesi). Pertanto, 15 soggetti saranno coinvolti per un massimo di 6 mesi, mentre 12 soggetti saranno coinvolti per un massimo di 7 mesi e 10 soggetti coinvolti per un massimo di 21 mesi (18 mesi di test con un massimo di 2 mesi di recupero).

Uso domestico. Per garantire la sicurezza, il ventilatore fornirà supporto al paziente durante l'uso domestico con lo stimolatore acceso, proprio come avviene quando la stimolazione epidurale non è attiva. Il paziente non sarà completamente disconnesso dal ventilatore a meno che non si ottenga l'indipendenza dal ventilatore attraverso un processo di svezzamento graduale e strettamente supervisionato in cui il paziente dimostrerà una saturazione di O2 stabile e un'adeguata ventilazione minuto durante le fasi dello svezzamento. Lo svezzamento (e la prova di un miglioramento della funzione dei muscoli respiratori) consisterà nel ridurre gradualmente il livello di supporto fornito dal ventilatore, richiedendo che quando si verifica lo svezzamento, il paziente mantenga da solo una ventilazione minuto stabile.

Per garantire la sicurezza, queste manovre di svezzamento saranno condotte solo in presenza di un terapista respiratorio e sarà disponibile una sacca AMBU con O2 supplementare. Inoltre, per motivi di sicurezza, l'assistente otterrà la frequenza cardiaca, la pressione sanguigna, la temperatura a intervalli di 15 minuti e la saturazione di O2 continuamente o quando si verifica un cambiamento nell'impostazione del ventilatore. Inoltre, questo verrà eseguito solo quando il soggetto è pienamente cosciente, sveglio e segue i comandi.