慢性脊髄損傷における動脈性低血圧のメカニズム

方法と手順

スパイロメトリーのスクリーニングは、BreezeSuite システムを使用して、患者が自分の車椅子に座った状態で実施されます。 強制肺活量 (FVC) と 1 秒あたりの強制呼気量 (FEV1) が取得され、性別に基づいて導出された既知の肺疾患のない神経学的に無傷の個人のデータベースに基づいて、各被験者の予測値のパーセントとして表されます。 、年齢、身長。 許容可能な 3 つのスパイログラムが取得され、それらの最善の試みの結果が使用されます。

スクリーニング 起立性ストレステストは、患者が心臓用椅子 (Chair Hydraulics) に配置されて実施されます。 左手はアームスリングに入れられ、研究中ずっと心臓の高さに保たれます。 仰臥位で左中指または人差し指 (Portapres-2) の周りに配置されたフィンガーカフから連続的なビートツービートの動脈血圧が取得され、参加者が直立した着座位置に移動したときに取得されます。 仰臥位は 15 分間維持されます。 ＆直立姿勢は5分間維持されます。 仰臥位のベースライン値は、立位に変更する直前の最後の 5 分間に記録されます。 被験者が頭がクラクラしたり、失神の症状が現れたりした場合、このテストは中止されます。

スパイロメトリーおよび呼吸筋強度テスト: 標準的なスパイロメトリーは、BreezeSuite システム (MedGraphics) を使用して座位で実行されます。 FVCとFEV1が取得されます。 UPC 2100 PC カードとソフトウェア (Validyne Engineering) を備えた MP45-36-871-350 差圧変換器を使用して、座位での最大吸気圧 (PImax) と最大呼気圧 (PEmax) を測定します。 PImax は、ほぼ残気量から始まる最大吸気努力の間に測定され、PEmax は、ほぼ全肺容量から始まる最大呼気努力の間に測定されます。 被験者は、マウスピースとしてゴムチューブを備えた三方弁システムを使用するよう求められます。 圧力計には直径 1.5 mm のリークが組み込まれており、声門の閉鎖を防ぎ、測定中の頬の筋肉の寄与を減らします。 評価には、最低 2 秒間持続する鋭く力強い努力が必要です。 最大圧力は、1 秒間持続した最大値と見なされます。 変動が 20% 未満の 3 つの操作の最大値が平均化されます。 参加者には、テストの前に具体的な指示が与えられ、肺活量測定と呼吸筋力の操作を通じて口頭で指導されます。

起立性応力試験:

各参加者は、朝、静かで温度管理された (~22o C) 心血管検査室で検査されます。 彼らの食事は、研究の前夜と朝にカフェイン、アルコール、脂肪の多い食品を除外するように制限されます. 参加者は、研究を開始する前に膀胱を空にするよう求められます。 連続動脈血圧は、左中指または人差し指または親指の周囲に配置されたフィンガー カフから取得されます (Portapres-2;)。 左手はアームスリングに入れられ、研究中ずっと心臓の高さに保たれます。 手動動脈血圧測定は、仰臥位制御期間の開始時と回復期間の終了時に、デジタル血圧測定装置で行われます。 心電図モニタリングのために 3 誘導心電図が配置されます。 誘導プレチスモグラフを使用して、胸郭と腹部の運動学（呼吸運動学）を取得します。 15 分間のベースライン記録。 被験者の準備に続く 5 分間の休憩時間の後に開始されます。 仰臥位での 15 分間の記録の最後に、参加者は受動的に直立座位に移されます。 この位置は 15 分間維持されます。 被験者が頭がクラクラしたり、失神の症状が現れたりした場合、このテストは中止されます。 血行動態変数は、ML880 PowerLab システムを使用して 1000 Hz で取得されます。 ECG、SBP、DBP は連続記録から計算され、すべての変数は 5Hz にダウンサンプリングされます。 心拍ごとの SBP、DBP、RR 間隔、および HR も、取得した連続 BP および ECG から計算されます。 すべての分析は、Matlab を使用して行われます。 心臓の血流は、心臓の上にセンサーを配置することにより、標準的な機器を使用して心臓超音波によって測定されます。

血中カテコールアミン:

バタフライカテーテルは、参加者に追加のストレスなしで採血を可能にするために、計測中に肘前静脈に挿入されます。 ベースラインのエピネフリンおよびノルエピネフリンレベルを評価するために、15分間の仰臥位の終わりに前肘静脈から8ミリリットルの静脈血が採取されます。 採血は、3時と15分の終わりに繰り返されます。起立性ストレスに対する迅速かつ定常状態のカテコールアミン応答を評価するための直立姿勢の。

圧反射評価: 最後の 5 分間。各位置から取得したデータの詳細な分析に使用されます。 SBP および RR 間隔の拍動間の時系列は、最小 1 mmHg SBP での圧力の増減 (SBP+、SBP-) および RR 間隔 (RR+、RR-) を個別に含む 3 つ以上の連続する拍動についてスキャンされます。 & 4 ミリ秒の RR 間隔のしきい値。 識別された SBP シーケンスの後に識別された RR シーケンスが続き、遅延が 0、1、または 2 拍の場合、それらの SBP および RR シーケンスは結合として割り当てられます。 回帰係数 r>0.90 を持つ結合シーケンスのみが圧反射シーケンス (BRsq) として受け入れられます。 すべての BRsq の平均勾配が計算され、圧反射感度 (BRS、ms/mmHg) の推定値として取得されます。 SBP ランプと BRsq に含まれる心拍数は、各傾斜位置で決定されます。 圧反射有効性指数 (BEI) は、BRsq の総数と SBP ランプの総数の比率として計算されます。

sEMG プロトコル: 電気インパルスは調節ニューロンで発生し、運動神経を介して伝達され、神経筋接合部を介して伝達され、筋膜全体に伝播します。これは、表面筋電図法 (sEMG) によって記録できます。呼吸筋の収縮強度を正確に反映することが示されています。厳密に制御された条件下で、仰臥位で試行された随意運動タスク中に記録された中枢神経系からの運動出力の多筋 sEMG ベースの測定値を使用します。これは、脳運動制御評価 (BMCA) の原則に基づいていました。 プロトコルは、次の自発的な操作とそれに続く 5 分間で構成されます。静かな呼吸の: 深呼吸、PImax タスク & PEmax タスク。 各操作は可聴音で合図され、3 回繰り返されます。 これらのタスク中の PImax と PEmax は、最低 5 秒間維持されます。 気道内圧は、上記の圧力変換器を備えた三方弁システムを使用して、sEMG と同時に記録されます。 表面筋電図の記録は、筋肉の中心に配置され、記録された筋肉ごとに 3 cm 離して配置された、くぼんだ FE9 銀 - 塩化銀キャップ表面電極 (Grass Instruments、W Warwick、RI) のペアで達成されます。 皮膚は、電極内インピーダンスを低減するために準備されます。 胸筋 (PEC)、第 6 肋間筋 (IC6)、腹直筋 (RA)、および腹斜筋 (OBL) の左右上部が記録されます。 接地電極は、肩峰突起の上に配置されます。 sEMG は、Eclipse Neurological Workstation (Axon Systems Inc.) を使用して記録されます。 入力 sEMG 信号は 500 のゲインで増幅され、30 ～ 1000 Hz でフィルター処理され、2000 Hz でサンプリングされます。

超音波心臓超音波検査:仰臥位安静状態の標準的な左心室心エコー図を取得し、拡張末期直径 (Dd) と収縮末期直径 (Ds) を測定します。 連続する 10 回の拍動が分析され、その平均値が心拍出量 (Q) の計算に使用されます: Q= (Dd)3- (DS)3x HR 35.

呼吸筋トレーニング：

トレーニングセッション中、被験者は頭を約45°傾けて個人用車椅子に座ります。 限界呼気陽圧装置とフランジ付きマウスピースを備えた限界吸気マッスルトレーナーは、20 ～ 41 cm H2O の範囲で使用されます。 これらのデバイスは、T 型コネクタ (Airlife 001504) を使用して一緒に組み立てられます。 参加者は、圧力負荷に対して最大の吸気および呼気の努力を行うように指示されます。 吸入中、被験者は、残気量（RV）から各呼吸を開始し、肺がいっぱいになるまで努力を続けるように指示されます。 息を吐いている間、被験者は全肺気量から呼吸し、肺が空になるまで努力を続けるように指示されます。 参加者は 45 分間のトレーニングを求められます。 1 日 1 週間 5 日、4 週間。 トレーニングは、個々の PImax および PEmax の 20% に等しい負荷で開始され、ベースラインの PImax または PEmax の 40% まで許容されるように漸進的に増加します。 目標は、トレーニングの最後の週に、すべての患者が PImax と PEmax の 40% でトレーニングすることです。 インターバル トレーニング プロトコルは、患者が 6 つの作業セットを 5 分間実行する場合に使用されます。 持続時間は、1 ～ 3 分の休憩間隔で区切られています。 調査チームのメンバーがすべてのトレーニング セッションを監視します。

予備的な結果は、トレーニング前の値と比較して、RMT が実験被験者の FVC、FEV1、PImax および PEmax を増加させることを示しました。 最大の効果は、呼気値 (FEV1、および PEmax) に期待されます。 この理由の 1 つは、SCI の後に最も制限されている呼気機能が変化するためのより大きなウィンドウを持っているという事実である可能性があります。 私たちの結果は、24 ～ 26 人の患者のサンプル サイズで 8 ～ 9% の平均増加が、すべてのスパイロメトリ値で 80 ～ 86% の検出力で有意差を明らかにできることを示しました。

目的 2. 血圧の改善と血圧変化に関連するメカニズムは、収縮期 (SBP) および拡張期 (DBP) 血圧値のパワー スペクトル密度の低周波成分と、血中濃度で測定されたカテコールアミンの量を使用して評価されました。 予備調査結果に基づいて、トレーニング後の安静時血圧値に小さな変化が予想されます。 ただし、トレーニング後、体位をシットアップに変更したときの SBP の増加は、ばらつきが少なく強力であると予想されます。 計算では、n=20 の場合でも電力は 84% になり、n=24 の場合は 94% に増加することが示されました。 DBP の変化は、n=24 の 80% の累乗でより低くなると予想されます。 SBP と DBP の低周波変調を分析すると、同様の値が得られました。

この分析によると、被験者数が 20 人から 24 人になると、87% の検出力で大幅に増加します。 圧反射の有効性と感度の両方が、予備研究でのトレーニング後に改善されました。 トレーニング後、起立性ストレスに反応して、圧反射反応の大幅な増加が得られ、24 のサンプル サイズで 83% の検出力が得られます。 圧反射感度は、はるかに高い変動性を示しました。 提案された研究で変動性が高いままである場合、トレーニング前とトレーニング後の有意差を達成する力は、サンプルサイズが 28 人の患者で 83% です。

ただし、サンプルサイズが大きくなると変動性が低下する可能性が非常に高く、検出力は 24 人の患者のサンプルで 86% に増加し、変動性は 32% 低下します。

10 人の SCI 被験者の再テスト記録の結果に基づいて、一致した数の訓練を受けていない被験者 (n=12) は、対照群を形成するのに十分です。 平均値からの偏差が非常に低いことが判明したため、このグループの妥当なサンプル サイズでは有意性を達成することは不可能です。