Miscela terapeutica di aria e stimolazione elettrica per migliorare la respirazione e la funzione della mano nelle lesioni del midollo spinale (AIHH+tSCS)

L'obiettivo di questa proposta è testare la precisione e l'efficacia della combinazione dell'applicazione dell'esposizione AIHH con tSCS per innescare la risposta alla formazione specifica per attività nella LM cronica, perseguendo i seguenti obiettivi specifici:

Obiettivo 1: testare l'ipotesi che la combinazione di una singola sessione di AHH con l'allenamento della forza respiratoria accoppiato con tSCS indurrà sinergicamente una maggiore produzione motoria respiratoria nella LM cronica, rispetto a qualsiasi trattamento da solo.

Fondamento logico. L'attivazione dipendente dalla fase respiratoria dei circuiti spinali richiede la guida neurale del tronco encefalico. Pertanto, l'aumento della spinta discendente con AIHH e l'abbassamento della soglia di attivazione per i circuiti neuronali spinali con tSCS avranno un effetto sinergico.

Obiettivo 2: testare l'ipotesi che la combinazione di una singola sessione di AHH con l'allenamento della forza degli arti superiori abbinato a tSCS indurrà sinergicamente una maggiore capacità motoria degli arti superiori nella LM cronica, rispetto a qualsiasi trattamento da solo.

Fondamento logico. La funzione precisa degli arti superiori richiede innervazione corticospinale diretta e feedback afferente. Pertanto, l'aumento della spinta discendente con AIHH e l'abbassamento della soglia di attivazione per le afferenze con tSCS avranno un effetto sinergico.

Obiettivo 3: identificare i biomarcatori associati alla ridotta risposta all'AIHH combinatorio con allenamento di forza funzionale abbinato a tSCS nella LM cronica.

Fondamento logico. La presenza di polimorfismo a singolo nucleotide (SNP) nei geni coinvolti nella segnalazione cellulare correlata alla neuroplasticità minerà la risposta al trattamento.

Procedure sperimentali

Lo studio comporterà un totale di 5 visite, ciascuna della durata di circa 3 ore. La prima visita sarà una valutazione clinica seguita da 4 visite sperimentali di esposizione e test.

Valutazioni cliniche. Oltre alle valutazioni cliniche condotte durante lo screening di persona, verranno condotte valutazioni per caratterizzare in modo completo la presentazione clinica e la SCI di ciascun individuo e per determinare lo stato iniziale per monitorare la sicurezza e le risposte alle procedure di studio. Verranno utilizzati test clinici standardizzati per valutare la spasticità, il dolore neuropatico e cronico, i segni vitali e la presenza e la gravità dei disturbi respiratori del sonno. Nello specifico, gli standard internazionali per la classificazione neurologica delle lesioni del midollo spinale verranno utilizzati per valutare la funzione sensoriale e motoria segmentale e determinare le caratteristiche della lesione (Kirshblum et al., 2011). La spasticità sarà valutata utilizzando lo Spinal Cord Assessment Tool for Spastic Reflexes (SCATS), una misura oggettiva e affidabile degli spasmi clonici, estensori e flessori (Benz et al., 2005). Il Neuropathic Pain Questionnaire Short Form (Backonja & Krause, 2003) sarà utilizzato per valutare il dolore neuropatico e il Brief Pain Inventory, una valutazione self-report convalidata della gravità del dolore e del suo impatto sulla funzione, sarà utilizzato per valutare e monitorare il dolore ( Keller, 2004). Verranno valutati i segni vitali, tra cui la frequenza cardiaca e la pressione sanguigna, e verranno utilizzate le misure di base per monitorare la sicurezza e valutare le risposte alle procedure di studio e per valutare le risposte autonomiche anormali come la disreflessia autonomica. Poiché la caffeina e la nicotina alterano la funzione cardiopolmonare e possono influenzare le risposte agli interventi dello studio, ai partecipanti verrà chiesto di astenersi dal consumo di bevande contenenti caffeina e dall'uso di nicotina (ad esempio, prodotti del tabacco e sigarette elettroniche) per un minimo di 2 ore prima della partecipazione allo studio procedure (Turnbull et al., 2017; Hernandez-Lopez et al., 2013; Navarrete-Opazo et al., 2017a). Ai partecipanti verrà chiesto di auto-segnalare l'uso di caffeina e nicotina come parte delle procedure di monitoraggio (insieme ai cambiamenti nel dolore, spasticità, farmaci, ecc.). Abbiamo considerato limitazioni più rigide sull’uso di queste sostanze e abbiamo concluso che il reclutamento e la fidelizzazione avrebbero avuto un impatto negativo se i partecipanti fossero stati esclusi o ci si aspettasse che si astenessero dall’uso di questi prodotti comuni. I partecipanti riferiranno autonomamente il loro rischio di disturbi respiratori nel sonno (ad esempio, apnea notturna) utilizzando il questionario di Berlino convalidato (Chung et al., 2008). L'apnea notturna e i disturbi respiratori nel sonno sono altamente diffusi negli individui con LM cronica, il che può influenzare gli effetti dell'AIH (Sankari et al., 2014; Mateika e Syed, 2013; Vivodtzev et al., 2020). Come nota, non è pratico escludere quelli con apnea notturna poiché stime recenti indicano che quasi l'80% di quelli con LM cervicale e più del 50% di quelli con LM toracica sperimentano almeno un certo livello di disturbi respiratori nel sonno (Sankari et al. ., 2014). In effetti, l’apnea notturna sembra effettivamente migliorare l’efficacia della terapia AIH nelle persone con LM (Vivodtzev et al., 2020). Nel complesso, queste valutazioni cliniche ci consentiranno di caratterizzare in modo completo i partecipanti allo studio e di descrivere le caratteristiche della nostra popolazione di studio. La caratterizzazione clinica dettagliata ci consentirà inoltre di monitorare attentamente i partecipanti per quanto riguarda la sicurezza e le risposte avverse.

Dopo il completamento della documentazione iniziale e delle valutazioni cliniche, verranno raccolti i campioni biologici dei partecipanti (saliva e sangue).

Bava di saliva passiva. Il campione di saliva verrà raccolto una volta il giorno 1 della sessione di trattamento combinatorio. Ai partecipanti verrà chiesto di bere solo acqua e di sciacquarsi la bocca con acqua 10 minuti prima della raccolta della saliva. Ai partecipanti verrà quindi chiesto di mettere in comune la saliva in bocca e depositare 2 ml di saliva in una provetta sterile per la raccolta della saliva priva di DNAasi/RNAasi. La saliva verrà congelata e conservata a -20 C, immediatamente dopo la raccolta. I campioni di saliva elencheranno l'ID codificato del soggetto, la data di raccolta del campione e il numero IRB dello studio. Successivamente, il campione verrà trasportato e conservato a -80 C presso il Jay Nair Research Laboratory, Jefferson Alumni Hall, dove verrà analizzato dal ricercatore dello studio, il dottor Jay Nair. I campioni di saliva verranno scongelati e centrifugati per l'analisi. Una volta completato lo studio, il campione rimanente verrà distrutto versando nel campione una soluzione di candeggina al 10%. Il campione sbiancato verrà versato nello scarico del laboratorio e scartato.

Dopo la raccolta dei campioni di biomarcatori e i test preliminari di sicurezza sopra descritti, procederemo con procedure sperimentali presso il laboratorio di ricerca del Jefferson Rehabilitation Institute. In ordine casuale, il partecipante riceverà un'esposizione AIIH/Sham, una pausa di 20 minuti seguita da tSCS abbinato ad un allenamento per la forza respiratoria (Studio 1) o ad un allenamento funzionale per gli arti superiori (Studio 2). Il braccio rimanente dell'esperimento Studio 1/Studio 2 verrà eseguito dopo un periodo di sospensione minimo di 1 settimana.

Allo stesso modo, il partecipante riceverà un'esposizione AIIH/Sham, una pausa di 20 minuti seguita da tSCS abbinato ad un allenamento funzionale degli arti superiori (Studio 2). Il braccio rimanente dell'esperimento dello Studio 2 verrà eseguito dopo un periodo di washout minimo di 1 settimana.

Neurofisiologia

Studio 1 Elettromiografia di superficie (EMG). L'attività dei muscoli del diaframma costale, intercostale esterno e sternocleidomastoideo verrà registrata durante la respirazione tranquilla e gli sforzi inspiratori massimi utilizzando un elettrodo di superficie posizionato nel 7° o 8° spazio intercostale sulla linea emiclaveare. I segnali verranno amplificati (x 200) e filtrati passa-banda (0,1-3 kHz; Modello 78D, Grass Instruments; Oakville, ON, Canada), campionati a 10 kHz (PowerLab 16SP, AD Instruments; Colorado Springs, CO, USA) e monitorato online utilizzando il software LabChart (AD Instruments; Colorado Springs, CO, USA) [9] [10].

Studio 2 EMG di superficie: Primo EMG interosseo dorsale (FDI): per registrare l'attività elettrica del muscolo dell'arto superiore, gli elettrodi di superficie autoadesivi verranno posizionati sul lato dominante FDI fissato alla pelle in un tendine muscolare con un elettrodo posizionato sopra il ventre del muscolo (~ 3 cm di distanza). Gli elettrodi e gli amplificatori utilizzati saranno gli stessi di cui sopra.

L'elettrodo di terra viene posizionato sul processo acromion della scapola o sulla spina iliaca antero-superiore del bacino. La pelle viene pulita prima del posizionamento degli elettrodi utilizzando gel conduttivo per ridurre al minimo l'impedenza elettrica. Ciò può includere la rasatura dell'area della pelle in cui verranno posizionati gli elettrodi.

Stimolazione magnetica transcranica

Studio 1: Potenziali evocati motori del diaframma: i soggetti saranno seduti comodamente, completamente supportati con il collo leggermente flesso. La stimolazione magnetica transcranica viene eseguita secondo la tecnica descritta da [11]. Il vertice del cranio è identificato dall'intersezione tra nasion e inion e trago e trago. La regione della corteccia responsabile dell'attivazione motoria del diaframma è situata circa 3 cm lateralmente e 2 cm anteriormente al vertice. Gli stimoli a impulso singolo (1 Hz) vengono erogati utilizzando una bobina a forma di otto portatile da 70 mm alimentata da uno stimolatore magnetico. La bobina è tenuta sopra l'emisfero sinistro del cervello con la corrente che scorre nella direzione antero-posteriore. La bobina viene quindi spostata leggermente dal sito predeterminato e ruotata in rate di 45° finché non si osserva il MEP più grande. Questa posizione è contrassegnata su una cuffia da nuoto aderente posizionata sopra la testa del soggetto per garantire un posizionamento accurato della bobina nelle stimolazioni future.

Studio 2: Potenziali evocati motori FDI: i soggetti saranno seduti comodamente per la stimolazione. La posizione ottimale per suscitare un potenziale evocato motorio nel muscolo FDI (punto caldo) è determinata spostando la bobina, con la maniglia rivolta all'indietro e a 45° dalla linea mediana, a piccoli passi lungo la rappresentazione della mano della corteccia motoria primaria. Gli stimoli a impulso singolo (1 Hz) vengono erogati utilizzando una bobina a forma di otto portatile da 70 mm alimentata da uno stimolatore magnetico. La bobina è tenuta sopra l'emisfero laterale dominante del cervello con la corrente che scorre nella direzione antero-posteriore. L’hot spot è definito come la regione in cui il più grande deputato al Parlamento europeo potrebbe essere evocato con la minima intensità (Rothwell et al., 1999). Questa posizione è contrassegnata su una cuffia da nuoto aderente posizionata sopra la testa del soggetto per garantire un posizionamento accurato della bobina nelle stimolazioni future.

Stimolazione magnetica cervicale.

Per gli Studi 1 e 2 la posizione per la stimolazione CMS è la stessa. Ciò sarà fatto secondo la tecnica descritta da [12]. Gli stimoli a impulso singolo (1 Hz) verranno erogati utilizzando una bobina circolare portatile da 90 mm posizionata sopra la colonna cervicale (C3-C7). Le curve di reclutamento vengono tracciate aumentando gradualmente l'intensità dello stimolo dal 40 al 100% dell'output massimo dello stimolatore con incrementi del 5%. Verranno eseguite circa 3-10 stimolazioni a ciascuna intensità separate da 10-30 secondi. Se il soggetto desidera fare una pausa prolungata tra le stimolazioni, può farlo fino al momento di continuare. La stimolazione a impulso singolo (1 Hz) è molto sicura anche alle massime uscite dello stimolatore [13]. Se il soggetto desidera fare una pausa prolungata tra le stimolazioni, può farlo fino al momento di continuare. Come per tutte le procedure, i partecipanti saranno attentamente monitorati per eventuali disagi. Verranno tracciate le curve di reclutamento per CMS, ma a partire dall'intensità di stimolazione del 60%. Durante queste procedure di stimolazione monitoreremo da vicino il disagio del soggetto e saremo incoraggiati a informare lo sperimentatore se desidera che il test venga messo in pausa e faccia una pausa, o se non desidera più che si verifichino stimolazioni.

Ventilazione (Studio 1 e 2)

Dopo aver eseguito le stimolazioni di base (CMS e TMS), registreremo la frequenza respiratoria, il volume corrente, la ventilazione minuto e le concentrazioni di gas inspirato/espirato durante la normale respirazione a riposo per un periodo di 5-10 minuti. Queste misure continueranno durante tutta l'esposizione AIHH/Sham e fino a 1 ora dopo.

Valutazioni funzionali

Valutazioni respiratorie (Studio 1)

Dopo l'iscrizione allo studio, la funzione respiratoria di base verrà valutata in due momenti prima dell'intervento: 1) durante lo screening dei partecipanti e 2) il giorno 1 (pre-test) di ciascun intervento (AIHH/Sham + allenamento per la forza respiratoria accoppiato tSCS) . Questo approccio garantirà una valida valutazione iniziale e minimizzerà l'influenza dell'apprendimento motorio sui risultati (Larson et al., 1993). I successivi (post) test della funzionalità respiratoria verranno condotti nei giorni 1, 3 e 7 dopo l'intervento. Per ciascun intervento calcoleremo l'effetto iniziale, misurato come cambiamento di funzione dal pre-test al post-test. Il programma post-test ci garantisce di essere in grado di quantificare i cambiamenti sostenuti dopo ciascun protocollo di intervento (o fittizio). I test respiratori saranno condotti in ordine randomizzato e verranno eseguite un minimo di 3 prove per ciascun test con intervalli di riposo tra le prove. I test verranno condotti all'incirca alla stessa ora del giorno e in una posizione seduta costante (Terson de Paleville et al., 2014). Tutti i test saranno eseguiti in conformità con le linee guida sui test dell'American Thoracic Society (ATS, 2002) e i valori saranno adeguati per gli individui con LM (Kelley et al., 2003). Il nostro gruppo di ricerca ha esperienza con i test clinici respiratori e queste sono misurazioni di routine presso la Brooks Rehabilitation.

Le pressioni inspiratorie ed espiratorie massime sono i risultati principali dello studio. La generazione della pressione inspiratoria è indicativa della forza inspiratoria ed è associata alla salute polmonare e al rischio di infezioni (Raab et al., 2016; Postma et al., 2013; Stolzmann et al., 2008). La generazione della pressione espiratoria riflette la forza respiratoria espiratoria ed è associata alla pulizia delle vie aeree e alla tosse (Park et al., 2010). La generazione della pressione inspiratoria ed espiratoria migliora dopo settimane di allenamento per la forza respiratoria e dopo sessioni di un giorno di AIH (Roth et al., 2010; Mueller et al., 2012; Ahmed et al., 2017; Sutor et al., 2021). Le misurazioni saranno ottenute utilizzando un boccaglio collegato al pneumotacografo (Hans Rudolph, Shawnee, KS, USA) per misurare gli indici di ventilazione e l'uso di clip nasali. Per ottenere la massima pressione inspiratoria, i partecipanti espireranno fino al volume residuo e tenteranno un'ispirazione massima per almeno 2 secondi con la linea inspirata occlusa. La pressione espiratoria massima sarà misurata con l'espirazione forzata contro la linea scaduta occlusa dopo che il partecipante ha inalato fino a raggiungere la capacità polmonare quasi totale (ATS, 2002).

La capacità vitale forzata è il volume d'aria spostato durante un'espirazione forzata al volume residuo, dopo un'inspirazione completa alla capacità polmonare totale. La capacità vitale forzata sarà misurata utilizzando un boccaglio collegato al pneumotacografo (Hans Rudolph, Shawnee, KS, USA) e l'uso di clip nasali. Il segnale verrà registrato utilizzando Powerlab (AD Instruments; Colorado Springs, CO, USA). Verranno registrate un minimo di tre curve flusso-volume accettabili. Le compromissioni della funzione polmonare sono associate a rischi più elevati di malattie respiratorie e a un tasso di mortalità più elevato (Postma et al., 2009; Stolzmann et al., 2010).

La pressione di occlusione delle vie aeree (P0.1) è la pressione generata alla bocca nei primi 0,1 secondi di inspirazione, quando le vie aeree vengono inaspettatamente occluse alla fine di un'espirazione. La generazione di pressione negativa in 0,1 secondi riflette l'impulso motorio respiratorio senza tempo per la modifica da parte dei sistemi sensoriali (stiramento polmonare, visivo, ecc.). In sostanza, il P0.1 riflette l'attività funzionale spontanea (automatica) dei muscoli inspiratori a riposo. La pressione di occlusione della bocca in questo momento è spesso considerata un indice della spinta neuromuscolare inspiratoria (Whitelaw e Derenne, 1993). Questa misura sarà ottenuta mentre i partecipanti respirano attraverso un boccaglio collegato ad una valvola a 2 vie in un circuito chiuso. La valvola inspiratoria verrà occlusa senza che il partecipante se ne accorga durante l'espirazione e mantenuta fino al successivo sforzo inspiratorio. La generazione di pressione negativa verrà registrata utilizzando un trasduttore di pressione collegato al pneumotacografo riscaldato (Hans Rudolph, Shawnee, KS, USA); Verranno ottenute un minimo di 6-7 registrazioni e verrà calcolata la media.

Valutazione funzionale degli arti superiori (Studio 2)[JN1]

Utilizzeremo Box and Blocks e il Grip Release Test per valutare la funzionalità della mano. Per la pratica del compito funzionale utilizzeremo il protocollo Edee Field-Fote.

Intervento sperimentale

Ipossia ipercapnica acuta intermittente/esposizione fittizia per gli studi 1 e 2

Dopo che sono state effettuate le registrazioni di base (stimolazione magnetica e ventilazione a riposo per lo Studio 1 e test funzionali degli arti superiori per lo Studio 2), il soggetto sarà posizionato per la somministrazione di AIHH/Sham in entrambi gli studi. Il soggetto sarà seduto comodamente con la schiena e la testa supportate. L'aria sperimentale viene erogata attraverso una maschera facciale fissata a un pallone serbatoio con le frazioni predeterminate di ossigeno e anidride carbonica inspirate. Per ipossia intermittente acuta con ipercapnia (frazione target di ossigeno inspirato [FIO2] = 0,09; frazione target di anidride carbonica inspirata [FICO2] = 0,04). Verranno erogati un totale di 15 episodi ipossici e ipercapnici, ciascuno della durata di 60 secondi e separati da 90 secondi di respirazione di aria ambiente. Per l'esposizione all'aria simulata il partecipante respirerà aria ambiente per lo stesso periodo di tempo. Ai soggetti verrà chiesto se si sentono bene ogni pochi minuti durante il protocollo e i segni vitali cardiovascolari (frequenza cardiaca, pressione sanguigna e saturazione di ossigeno) verranno monitorati durante tutta la durata. Verranno monitorati anche i parametri ventilatorici sopra descritti.

Monitoraggio cardiovascolare sia per lo Studio 1 che per lo Studio 2

La saturazione dell'ossiemoglobina (SpO2) viene misurata continuamente durante l'AIH utilizzando la pulsossimetria non invasiva da dito. La frequenza cardiaca (HR) e la pressione sanguigna (BP) vengono monitorate durante la respirazione corrente di base e una volta ogni 2-3 fasi nello studio AIH utilizzando uno sfigmomanometro automatizzato. Se la SpO2 scende al di sotto dell'80% durante una dose ipossica, l'O2 inspirato verrà aumentato fino a quando i livelli di SpO2 saranno ≥ 80%. Non è previsto che la FC o la PA aumentino eccessivamente (FC < 100 bpm; PA < 160/100) durante l'AIH. Studi precedenti che utilizzavano l’AIH non hanno riportato risposte avverse all’AIH e che la maggior parte dei partecipanti non è in grado di distinguere tra la respirazione di brevi periodi di ossigeno inferiore e l’aria della stanza [14, 15]. Solo una volta che i segni vitali saranno tornati alla normalità seguendo il protocollo AIH, continueremo l’esperimento.

tSCS abbinato Allenamento per la forza respiratoria (Studio 1)

L'allenamento per la forza respiratoria accoppiato tSCS per lo Studio 1 sarà condotto 20 minuti dopo il trattamento AIHH o Sham. Verrà utilizzato un parametro di stimolazione a circuito chiuso da abbinare all'allenamento per la forza respiratoria. In una stimolazione a circuito chiuso i parametri vengono aggiornati continuamente in tempo reale, in base all'esatto stato di movimento della persona in quel momento. La stimolazione verrà applicata contemporaneamente all'allenamento della forza respiratoria guidato da un team di terapisti occupazionali e fisioterapisti qualificati. L'allenamento per la forza respiratoria sarà condotto utilizzando un dispositivo di soglia standard caricato a molla (Respironics Inc, Murrysville, PA, USA). La molla può essere regolata per modificare la pressione richiesta per aprire la valvola e il dispositivo è reversibile per l'uso sia con l'allenamento inspiratorio che espiratorio. Il dispositivo portatile è facilmente disponibile e comunemente utilizzato nella pratica clinica. I partecipanti completeranno 1 serie di riscaldamento a una soglia di pressione pari a circa il 40% dei risultati pre-test (ottenuti lo stesso giorno) per la generazione massima di pressione inspiratoria ed espiratoria. Dopo il riscaldamento, i partecipanti si alleneranno alla soglia di pressione per circa il 70% dei risultati pre-test e includeranno tre serie da 6-12 ripetizioni per l'allenamento della forza sia inspiratoria che espiratoria. Una respirazione di allenamento consisterà in uno sforzo sostenuto di circa 1-2 secondi attraverso il dispositivo, separato da 5-10 secondi di respirazione tranquilla. Questo formato di AIH seguito da una formazione specifica per attività è stato applicato con successo in studi precedenti (Hayes et al., 2014; Ahmed et al., 2017) e consente tempo sufficiente per aumentare il BDNF dopo AIH o AIHH, aumentando così l'impatto di formazione specifica per compito (Baker-Herman et al., 2004; Lovett-Barr et al., 2012; Welch et al., 2020).

tSCS abbinato Allenamento funzionale dell'arto superiore (Studio 2)

L'allenamento funzionale degli arti superiori accoppiato con tSCS per lo Studio 2 sarà condotto 20 minuti dopo il trattamento AIHH o Sham. Verrà utilizzato un parametro di stimolazione a circuito chiuso da abbinare all'allenamento funzionale degli arti superiori. In una stimolazione a circuito chiuso i parametri vengono aggiornati continuamente in tempo reale, in base all'esatto stato di movimento della persona in quel momento. La stimolazione verrà applicata contemporaneamente all'allenamento funzionale dell'arto superiore guidato da un team di terapisti occupazionali e fisioterapisti qualificati. Le sessioni di allenamento funzionale degli arti superiori abbinate a tSCS avranno una durata di circa 1 ora. L'addestramento può includere l'addestramento degli arti superiori su movimenti grandi e piccoli, giochi e manipolazione di oggetti grandi e piccoli. La FTP degli arti superiori può includere ripetizioni di azioni di raggiungimento, presa e manipolazione.

Periodo di lavaggio. Tra ogni singola sessione di intervento si verificherà un periodo di washout di 1 settimana per ridurre al minimo gli effetti di trascinamento. La durata di questo periodo di washout si basa su dati umani che suggeriscono che l’effetto dello studio AIH a sessione singola non può più essere rilevato una settimana dopo (Sutor et al., 2021). La durata del washout è stata bilanciata rispetto alle esperienze con fattori che incidono sulla fidelizzazione dei partecipanti, come il coinvolgimento dei partecipanti, le difficoltà di programmazione che aumentano con ritardi maggiori e le partnership ricercatore-partecipante-medico. Sulla base della necessità di bilanciare queste considerazioni opposte, abbiamo cercato un equilibrio tra dilavamenti più lunghi che consentissero alla plasticità di diminuire riducendo al minimo il rischio di perdere partecipanti e interrompere il nostro design cross-over.

Studio post-test 1 e 2

La ventilazione continuerà a essere registrata per 1 ora dopo l'esposizione all'AHH sia per lo Studio 1 che per lo Studio 2 per monitorare la sicurezza.

Valutazione post neurofisiologica: circa 30 minuti dopo l'esposizione AIH/Sham e l'allenamento respiratorio abbinato tSCS per lo Studio 1 e l'allenamento degli arti superiori per lo Studio 2, eseguiremo un'altra stimolazione circolare. Le procedure sopra descritte per CMS e TMS verranno seguite per i test successivi sul muscolo diaframma (studio 1) e sul muscolo FDS (studio 2). Ciò include la produzione di curve di reclutamento in cui l'intensità dello stimolo viene gradualmente aumentata dal 40-100% per CMS e dal 60-100% per TMS con incrementi del 5%. Verranno eseguite circa 3-10 stimolazioni a ciascuna intensità separate da 10-30 secondi. I soggetti possono fare una pausa prolungata in qualsiasi momento durante il test se avvertono disagio.

Valutazione postfunzionale: subito dopo il test neurofisiologico il partecipante verrà sottoposto a test funzionali come descritto sopra. Per lo Studio 1 verranno eseguiti la valutazione funzionale respiratoria e per lo Studio 2 i test funzionali degli arti superiori.

C. Analisi dei dati: fornire i metodi con cui gli obiettivi/scopi dello studio saranno valutati o misurati, ovvero piano di analisi statistica, metodi di ricerca qualitativa come procedure per condurre analisi tematiche e migliorare la validità, metodi di valutazione del programma e piano di analisi o analisi di metodi misti piano. Per uno studio quantitativo, includere quali strumenti statistici verranno applicati e come sarà alimentato lo studio, se appropriato. Gli studi pilota non richiedono un piano statistico ma devono delineare come i risultati verranno utilizzati per alimentare studi futuri.

Per testare l'obiettivo specifico 1, ovvero "la combinazione di una singola sessione di AHH con l'allenamento della forza respiratoria accoppiato con tSCS indurrà sinergicamente una maggiore produzione motoria respiratoria nella LM cronica, rispetto a qualsiasi trattamento da solo"; quantificheremo e confronteremo la variazione percentuale rispetto al basale nelle misure di esito cardio-respiratorio. I potenziali diaframmatici evocati saranno analizzati per latenza (differenza di tempo tra l'artefatto dello stimolo e l'inizio della risposta evocata), durata (differenza di tempo tra l'inizio della risposta evocata e l'offset), ampiezza (differenza tra i picchi positivi e negativi) e area (area totale del EMG rettificato). Il tempo di conduzione motoria centrale viene calcolato come la differenza tra la latenza dei potenziali evocati TMS e CMS. Confronteremo la differenza di trattamento nei parametri ventilatori e cardiorespiratori tra il trattamento combinatorio accoppiato con esposizione AIHH e Sham.

Per testare l'ipotesi 2, che "la combinazione di una singola sessione AHH con l'allenamento della forza degli arti superiori abbinato a tSCS indurrà sinergicamente una maggiore capacità motoria degli arti superiori nella LM cronica, rispetto a qualsiasi trattamento da solo"; quantificheremo e confronteremo la variazione percentuale rispetto al basale nella neurofisiologia degli arti superiori e nelle misure di esito funzionale. La variazione percentuale rispetto al basale per i potenziali interossei del primo dito dorsale sarà analizzata per latenza (differenza di tempo tra l'artefatto dello stimolo e l'inizio della risposta evocata), durata (differenza nel tempo tra l'inizio della risposta evocata e l'offset), ampiezza (differenza tra picchi positivi e negativi) e l'area (area totale dell'EMG rettificato). Il tempo di conduzione motoria centrale viene calcolato come la differenza tra la latenza dei potenziali evocati TMS e CMS. Verrà inoltre eseguita una quantificazione della funzione degli arti superiori del partecipante con una batteria di test funzionali standardizzati.

Testare l'ipotesi 3, secondo cui "la presenza di infiammazione subclinica e/o di polimorfismo disfunzionale a singolo nucleotide nei geni che regolano la neuroplasticità, diminuirà la risposta motoria al trattamento"; classificheremo i partecipanti in base alla presenza di infiammazione subclinica e/o polimorfismo disfunzionale a singolo nucleotide nei geni legati alla neuroplasticità.

Calcolo della potenza: il nostro calcolo della potenza si basa su dati precedenti sull'uso dell'AIHH in esseri umani sani e sulla differenza nei potenziali evocati del motore del diaframma rispetto all'aria fittizia. Supponendo un tasso di errore di tipo I di 0,05, una differenza di trattamento del 30% e la corrispondente deviazione standard di 41, abbiamo l'80% di potenza per rilevare il miglioramento del trattamento di AIHH rispetto all'esposizione fittizia data una dimensione del campione di 29. Dato che in questo studio è disponibile un approccio terapeutico combinatorio e non sono disponibili dati preliminari per la stima della potenza, assumiamo che un campione di 29 partecipanti con LM cronica avrà potenza sufficiente per l'esperimento [JN1]Ciò che è attualmente utilizzato nello studio per Anche in questo caso è possibile utilizzare la valutazione funzionale.

Analisi dei dati

Fornire un disegno statistico solo per l'endpoint primario. Si prega di indicare come è alimentato lo studio e quali strumenti statistici verranno applicati:

Nota: non copiare e incollare l'intera sezione statistica dal protocollo dello sponsor. Gli studi pilota non richiedono un piano statistico ma devono delineare come i risultati verranno utilizzati per alimentare studi futuri.) Per testare l'obiettivo specifico 1, ovvero "la combinazione di una singola sessione di AHH con l'allenamento della forza respiratoria accoppiato con tSCS indurrà sinergicamente una maggiore produzione motoria respiratoria nella LM cronica, rispetto a qualsiasi trattamento da solo"; quantificheremo e confronteremo la variazione percentuale rispetto al basale nelle misure di esito cardio-respiratorio. I potenziali diaframmatici evocati saranno analizzati per latenza (differenza di tempo tra l'artefatto dello stimolo e l'inizio della risposta evocata), durata (differenza di tempo tra l'inizio della risposta evocata e l'offset), ampiezza (differenza tra i picchi positivi e negativi) e area (area totale del EMG rettificato). Il tempo di conduzione motoria centrale viene calcolato come la differenza tra la latenza dei potenziali evocati TMS e CMS. Confronteremo la differenza di trattamento nei parametri ventilatori e cardiorespiratori tra il trattamento combinatorio accoppiato con esposizione AIHH e Sham.

Per testare l'ipotesi 2, che "la combinazione di una singola sessione AHH con l'allenamento della forza degli arti superiori abbinato a tSCS indurrà sinergicamente una maggiore capacità motoria degli arti superiori nella LM cronica, rispetto a qualsiasi trattamento da solo"; quantificheremo e confronteremo la variazione percentuale rispetto al basale nella neurofisiologia degli arti superiori e nelle misure di esito funzionale. La variazione percentuale rispetto al basale per i potenziali interossei del primo dito dorsale sarà analizzata per latenza (differenza di tempo tra l'artefatto dello stimolo e l'inizio della risposta evocata), durata (differenza nel tempo tra l'inizio della risposta evocata e l'offset), ampiezza (differenza tra picchi positivi e negativi) e l'area (area totale dell'EMG rettificato). Il tempo di conduzione motoria centrale viene calcolato come la differenza tra la latenza dei potenziali evocati TMS e CMS. Verrà inoltre eseguita una quantificazione della funzione degli arti superiori del partecipante con una batteria di test funzionali standardizzati.

Testare l'ipotesi 3, secondo cui "la presenza di infiammazione subclinica e/o di polimorfismo disfunzionale a singolo nucleotide nei geni che regolano la neuroplasticità, diminuirà la risposta motoria al trattamento"; classificheremo i partecipanti in base alla presenza di infiammazione subclinica e/o polimorfismo disfunzionale a singolo nucleotide nei geni legati alla neuroplasticità.

Calcolo della potenza: il nostro calcolo della potenza si basa su dati precedenti sull'uso dell'AIHH in esseri umani sani e sulla differenza nei potenziali evocati del motore del diaframma rispetto all'aria fittizia. Supponendo un tasso di errore di tipo I di 0,05, una differenza di trattamento del 30% e la corrispondente deviazione standard di 41, abbiamo l'80% di potenza per rilevare il miglioramento del trattamento di AIHH rispetto all'esposizione fittizia data una dimensione del campione di 29. Dato che in questo studio è disponibile un approccio terapeutico combinatorio e non sono disponibili dati preliminari per la stima della potenza, presumiamo che un campione di 29 partecipanti con LM cronica sarà sufficientemente potente per l'esperimento.