척수 손상 시 호흡 및 손 기능을 개선하기 위한 치료용 공기 혼합물과 전기 자극의 결합 (AIHH+tSCS)

이 제안의 목적은 다음과 같은 구체적인 목표를 추구함으로써 만성 SCI의 작업별 훈련에 대한 주요 대응을 위해 AIHH 노출과 tSCS를 결합하는 정확성과 효율성을 테스트하는 것입니다.

목표 1: 단일 세션 AHH와 tSCS 쌍 호흡 강도 훈련을 결합하면 만성 SCI에서 단독 치료보다 더 큰 호흡 운동 출력을 시너지적으로 유도할 것이라는 가설을 테스트합니다.

이론적 해석. 척추 회로의 호흡 위상 의존적 활성화에는 뇌간 신경 구동이 필요합니다. 따라서 AIHH로 하강 추진력을 강화하는 동시에 tSCS로 척수 신경 회로의 활성화 임계값을 낮추면 시너지 효과가 있을 것입니다.

목표 2: 단일 세션 AHH와 tSCS 쌍의 상지 근력 훈련을 결합하면 만성 SCI에서 단독 치료보다 더 큰 상지 운동 출력을 시너지적으로 유도할 것이라는 가설을 테스트합니다.

이론적 해석. 정밀한 상지 기능에는 직접적인 피질 척수 신경 분포와 구심성 피드백이 필요합니다. 따라서 AIHH로 하강 드라이브를 강화하고 tSCS로 구심성 활성화 임계값을 낮추면 시너지 효과가 있습니다.

목표 3: 만성 SCI에서 tSCS 쌍 기능 근력 훈련과 조합 AIHH에 대한 반응 감소와 관련된 바이오마커를 식별하는 것입니다.

이론적 해석. 신경가소성 관련 세포 신호 전달에 관여하는 유전자에 단일 염기 다형성(SNP)이 존재하면 치료 반응이 약화됩니다.

실험 절차

연구에는 총 5회의 방문이 포함되며, 각 방문은 ~3시간 동안 지속됩니다. 첫 번째 방문은 임상 평가 이후 4회의 실험적 노출 및 테스트 방문으로 이루어집니다.

임상 평가. 대면 스크리닝 중에 수행되는 임상 평가 외에도 각 개인의 임상 증상 및 SCI를 포괄적으로 특성화하고 초기 상태를 결정하여 안전성과 연구 절차에 대한 반응을 모니터링하기 위한 평가가 수행됩니다. 경직, 신경병증성 및 만성 통증, 활력 징후, 수면 장애 호흡의 존재 및 중증도를 평가하기 위해 표준화된 임상 테스트가 사용될 것입니다. 특히 척수 손상의 신경학적 분류에 대한 국제 표준은 분절 감각 및 운동 기능을 평가하고 손상 특성을 결정하는 데 사용될 것입니다(Kirshblum et al., 2011). 경직은 간대성 경련, 신근 및 굴근 연축에 대한 객관적이고 신뢰할 수 있는 척도인 경직 반사에 대한 척수 평가 도구(SCATS)를 사용하여 평가됩니다(Benz et al., 2005). 신경병증성 통증 설문지 약식(Backonja & Krause, 2003)은 신경병증성 통증을 평가하는 데 사용될 것이며 통증 심각도와 기능에 대한 영향에 대한 검증된 자가 보고 평가인 간략한 통증 목록(Short Pain Inventory)은 통증을 평가하고 모니터링하는 데 사용될 것입니다. 켈러, 2004). 심박수 및 혈압을 포함한 활력 징후를 평가하고 기준 측정을 사용하여 안전성을 모니터링하고 연구 절차에 대한 반응을 평가하며 자율신경 반사부전증과 같은 비정상적인 자율신경계 반응을 평가합니다. 카페인과 니코틴은 심폐 기능을 변화시키고 연구 개입에 대한 반응에 영향을 미칠 수 있으므로 참가자는 연구에 참여하기 최소 2시간 전에 카페인 함유 음료 섭취와 니코틴(예: 담배 제품 및 전자 담배) 사용을 자제해야 합니다. 절차(Turnbull 등, 2017; Hernandez-Lopez 등, 2013; Navarrete-Opazo 등, 2017a). 참가자는 모니터링 절차의 일부로(통증, 경직, 약물 등의 변화와 함께) 카페인 및 니코틴 사용을 자가 보고하도록 요청받게 됩니다. 우리는 이러한 물질의 사용에 대해 보다 엄격한 제한을 고려했으며 참가자가 이러한 일반 제품의 사용에서 제외되거나 기권할 것으로 예상되는 경우 모집 및 유지에 부정적인 영향을 미칠 것이라고 결론지었습니다. 참가자는 검증된 베를린 설문지(Chung et al., 2008)를 사용하여 수면 장애 호흡(예: 수면 무호흡증) 위험을 자가 보고합니다. 수면 무호흡증과 수면 장애 호흡 장애는 만성 SCI 환자에게 매우 널리 퍼져 있으며, 이는 AIH 효과에 영향을 미칠 수 있습니다(Sankari et al., 2014; Mateika and Syed, 2013; Vivodtzev et al., 2020). 참고로, 최근 추정에 따르면 경추 척수손상 환자의 약 80%와 흉부 척수손상 환자의 50% 이상이 적어도 일정 수준의 수면 장애 호흡을 경험하는 것으로 나타났기 때문에 수면 무호흡증 환자를 제외하는 것은 실용적이지 않습니다(Sankari et al. ., 2014). 실제로, 수면 무호흡증은 SCI 환자의 AIH 치료 효능을 실제로 향상시키는 것으로 보입니다(Vivodtzev et al., 2020). 전반적으로, 이러한 임상 평가를 통해 우리는 연구 참가자를 포괄적으로 특성화하고 연구 모집단의 특징을 설명할 수 있습니다. 상세한 임상 특성 분석을 통해 참가자의 안전성과 부작용을 면밀히 모니터링할 수 있습니다.

초기 서류 작업과 임상 평가가 완료된 후 참가자의 생체 표본(타액 및 혈액)이 수집됩니다.

수동적 침. 타액 샘플은 조합 치료 세션 1일차에 한 번 수집됩니다. 참가자들은 물만 마시고 침을 채취하기 10분 전에 물로 입을 헹구도록 요청받을 것입니다. 그런 다음 참가자는 입안에 타액을 모으고 2ml의 타액을 멸균된 DNAase/RNAase가 없는 타액 수집 튜브에 넣도록 요청받습니다. 타액은 수집 직후 냉동 보관되며 -20C에 보관됩니다. 타액 표본에는 피험자의 코드화된 ID, 표본 수집 날짜 및 연구 IRB 번호가 나열됩니다. 그 후, 표본은 Jefferson Alumni Hall의 Jay Nair 연구소로 운반되어 -80°C에 보관되며, 그곳에서 연구 조사관인 Jay Nair 박사가 분석하게 됩니다. 타액 샘플은 분석을 위해 해동되고 원심분리됩니다. 연구가 완료되면 샘플에 10% 표백제 용액을 부어 남은 샘플을 파괴합니다. 표백된 샘플은 실험실 배수구에 부어 폐기됩니다.

위에서 설명한 바이오마커 샘플 수집 및 예비 안전성 테스트를 마친 후 Jefferson Rehabilitation Institute 연구소에서 실험 절차를 진행합니다. 무작위 순서로 참가자는 AIIH/Sham 노출, 20분 휴식 후 tSCS와 호흡 강도 훈련(연구 1) 또는 기능적 상지 훈련(연구 2)을 받게 됩니다. 연구 1/연구 2 실험의 나머지 부문은 최소 1주의 휴약 기간 후에 수행됩니다.

마찬가지로, 참가자는 AIIH/Sham 노출, 20분 휴식 후 상지 기능 훈련과 결합된 tSCS를 받게 됩니다(연구 2). 연구 2 실험의 나머지 부문은 최소 1주의 휴약 기간 후에 수행됩니다.

신경생리학

연구 1 표면 근전도검사(EMG). 늑골 횡격막, 외부 늑간, 흉쇄유돌근 활동은 정중쇄골 선의 7번째 또는 8번째 늑간 공간에 배치된 표면 전극을 사용하여 조용한 호흡 및 최대 흡기 노력 중에 기록됩니다. 신호는 증폭(x 200)되고 대역 통과 필터링(0.1-3kHz, 모델 78D, Grass Instruments, Oakville, ON, Canada)되고 10kHz로 샘플링됩니다(PowerLab 16SP, AD Instruments, Colorado Springs, CO, USA) , LabChart 소프트웨어(AD Instruments, Colorado Springs, CO, USA)를 사용하여 온라인으로 모니터링했습니다[9][10].

연구 2 표면 EMG: 첫 번째 등쪽 골간 EMG(FDI): 상지 근육의 전기적 활동을 기록하기 위해 자가 접착 표면 전극을 우세한 측에 배치합니다. FDI는 근육 힘줄의 피부에 고정하고 하나의 전극은 근육 힘줄 위에 배치합니다. 근육의 배(~3cm 간격). 사용되는 전극과 증폭기는 위와 동일합니다.

접지 전극은 견갑골의 견봉돌기나 골반의 전상장골극에 위치합니다. 전기 임피던스를 최소화하기 위해 전도성 젤을 사용하여 전극을 배치하기 전에 피부를 청소합니다. 여기에는 전극을 배치할 피부 부위를 면도하는 것이 포함될 수 있습니다.

경두개 자기 자극

연구 1: 횡경막 모터 유발 전위: 피험자는 편안하게 앉고 목을 약간 구부린 상태로 완전히 지지합니다. 경두개 자기 자극은 [11]에 설명된 기술에 따라 수행됩니다. 두개골의 정점은 Nasion과 inion, Tragus와 Tragus 사이의 교차점으로 식별됩니다. 횡경막 모터 활성화를 담당하는 피질 영역은 꼭지점에서 약 측면 3cm, 전방 2cm에 위치합니다. 단일 펄스(1Hz) 자극은 자기 자극기로 구동되는 휴대용 70mm 8자 코일을 사용하여 전달됩니다. 코일은 뇌의 왼쪽 반구 위에 고정되어 있으며 전류는 전후 방향으로 흐르고 있습니다. 그런 다음 코일을 미리 결정된 위치에서 약간 이동하고 가장 큰 MEP가 관찰될 때까지 45°씩 회전합니다. 이 위치는 향후 자극에서 정확한 코일 위치를 보장하기 위해 피험자의 머리 위에 놓인 꽉 끼는 수영 모자에 표시됩니다.

연구 2: FDI 운동 유발 전위: 피험자는 자극을 위해 편안하게 앉게 됩니다. FDI 근육(핫스팟)에서 모터 유발 전위를 유도하기 위한 최적의 위치는 일차 운동 피질의 손 표현을 따라 작은 단계로 핸들을 중앙선에서 뒤로 45° 멀리 가리키고 코일을 이동하여 결정됩니다. 단일 펄스(1Hz) 자극은 자기 자극기로 구동되는 휴대용 70mm 8자 코일을 사용하여 전달됩니다. 코일은 뇌의 지배적인 측면 반구 위에 고정되어 있으며 전류는 전후 방향으로 흐르고 있습니다. 핫스팟은 FDI에서 가장 큰 MEP가 최소 강도로 유발될 수 있는 영역으로 정의됩니다(Rothwell et al., 1999). 이 위치는 향후 자극에서 정확한 코일 위치를 보장하기 위해 피험자의 머리 위에 놓인 꽉 끼는 수영 모자에 표시됩니다.

경추 자기 자극.

연구 1과 2의 경우 CMS 자극 위치는 동일합니다. 이는 [12]에 설명된 기술에 따라 수행됩니다. 단일 펄스(1Hz) 자극은 경추(C3-C7) 위에 배치된 90mm 휴대용 원형 코일을 사용하여 전달됩니다. 모집 곡선은 자극 강도를 최대 자극기 출력의 40%에서 100%까지 5% 단위로 점진적으로 증가시켜 구성됩니다. 약 3-10회 자극이 10-30초 간격으로 각 강도로 수행됩니다. 피험자가 자극 사이에 장기간의 휴식을 원할 경우 계속할 준비가 될 때까지 그렇게 할 수 있습니다. 단일 펄스(1Hz) 자극은 가장 높은 자극기 출력에서도 매우 안전합니다[13]. 피험자가 자극 사이에 장기간의 휴식을 원할 경우 계속할 준비가 될 때까지 그렇게 할 수 있습니다. 모든 절차와 마찬가지로 참가자의 불편함을 면밀히 모니터링합니다. CMS에 대한 모집 곡선이 그려지지만 60% 자극 강도에서 시작됩니다. 이러한 자극 절차 동안 우리는 대상의 불편함을 면밀히 모니터링할 것이며 테스트를 일시 중지하고 휴식을 취하기를 원하거나 더 이상 자극이 발생하기를 원하지 않는 경우 실험자에게 알리는 것이 좋습니다.

환기(연구 1 및 2)

기본 자극(CMS 및 TMS)을 수행한 후 5~10분 동안 정상적인 휴식 호흡 동안 호흡 빈도, 일회 호흡량, 분당 환기 및 흡기/호기 가스 농도를 기록합니다. 이러한 조치는 AIHH/Sham 노출 전체와 노출 후 최대 1시간 동안 계속됩니다.

기능 평가

호흡 평가(연구 1)

연구 등록 후, 기본 호흡 기능은 개입 전 두 시점에서 평가됩니다: 1) 참가자 선별 중, 2) 각 개입(AIHH/Sham + tSCS 쌍 호흡 강도 훈련)의 1일차(사전 테스트) . 이 접근법은 유효한 초기 평가를 보장하고 결과에 대한 운동 학습의 영향을 최소화할 것입니다(Larson et al., 1993). 호흡 기능에 대한 후속(사후) 테스트는 중재 후 1일, 3일, 7일에 실시됩니다. 각 개입에 대해 사전 테스트에서 사후 테스트까지의 기능 변화로 측정된 초기 효과를 계산합니다. 사후 테스트 일정을 통해 각 개입(또는 가짜) 프로토콜에 따른 지속적인 변화를 정량화할 수 있습니다. 호흡 검사는 무작위 순서로 실시되며, 각 검사마다 최소 3번의 시도가 휴식 간격을 두고 수행됩니다. 테스트는 하루 중 거의 같은 시간에 일관되게 앉은 자세로 실시됩니다(Terson de Paleville et al., 2014). 모든 테스트는 미국 흉부 학회 테스트 지침(ATS, 2002)에 따라 수행되며 SCI가 있는 개인에 대해 값이 조정됩니다(Kelley et al., 2003). 우리 연구팀은 임상 호흡 검사에 대한 전문 지식을 보유하고 있으며 이는 Brooks Rehabilitation의 일상적인 측정입니다.

최대 흡기압 및 호기압이 주요 연구 결과입니다. 흡기압 생성은 흡기 강도를 나타내며 폐 건강 및 감염 위험과 관련이 있습니다(Raab 등, 2016; Postma 등, 2013; Stolzmann 등, 2008). 호기압 생성은 호기 호흡 강도를 반영하며 기도 청소 및 기침과 연관됩니다(Park et al., 2010). 흡기 및 호기압 생성은 몇 주간의 호흡 강도 훈련과 AIH의 일일 세션 후에 개선됩니다(Roth et al., 2010; Mueller et al., 2012; Ahmed et al., 2017; Sutor et al., 2021). 호흡 및 비강 클립 사용 지수를 측정하기 위해 기갑에 부착된 마우스피스(Hans Rudolph, Shawnee, KS, USA)를 사용하여 측정합니다. 최대 흡기 압력을 얻기 위해 참가자는 잔여 호흡량까지 숨을 내쉬고 흡기 선을 막은 상태에서 최소 2초 동안 최대 흡기를 시도합니다. 최대 호기압은 참가자가 거의 전체 폐활량까지 흡입한 후 막힌 호기선에 대한 강제 호기로 측정됩니다(ATS, 2002).

강제 폐활량은 총 폐활량에 대한 완전한 흡기 후 강제 호기 동안 잔류량으로 대체된 공기의 양입니다. 강제 폐활량은 기구에 부착된 마우스피스(Hans Rudolph, Shawnee, KS, USA)와 비강 클립을 사용하여 측정됩니다. 신호는 Powerlab(AD Instruments, Colorado Springs, CO, USA)을 사용하여 기록됩니다. 최소 3개의 허용 가능한 유량 곡선이 기록됩니다. 폐 기능 장애는 호흡기 질환의 위험 증가 및 사망률 증가와 관련이 있습니다(Postma et al., 2009; Stolzmann et al., 2010).

기도 폐색 압력(P0.1)은 호기가 끝날 때 기도가 예기치 않게 막힐 때 흡기 첫 0.1초 동안 입에서 생성되는 압력입니다. 0.1초의 음압 생성은 감각 시스템(폐 스트레칭, 시각 등)에 의한 수정 시간이 없는 호흡 운동 구동을 반영합니다. 본질적으로 P0.1은 휴식 시 흡기 근육의 자발적인(자동) 기능적 활동을 반영합니다. 이때의 구강 폐쇄압은 종종 흡기 신경근 구동의 지표로 간주됩니다(Whitelaw and Derenne, 1993). 이 측정은 참가자가 폐쇄 회로의 양방향 밸브에 연결된 마우스피스를 통해 호흡하는 동안 얻어집니다. 흡기 밸브는 호기 동안 참가자 인식 없이 폐쇄되며 후속 흡기 노력이 이루어질 때까지 유지됩니다. 음압 생성은 가열된 기압장치에 연결된 압력 변환기(Hans Rudolph, Shawnee, KS, USA)를 사용하여 기록됩니다. 최소 6-7개의 녹음이 얻어지고 평균이 계산됩니다.

상지 기능 평가(연구 2)[JN1]

우리는 손 기능을 평가하기 위해 박스 앤 블록과 그립 해제 테스트를 사용할 것입니다. 기능적 작업 연습을 위해 Edee Field-Fote 프로토콜을 사용합니다.

실험적 개입

연구 1 및 2에 대한 급성 간헐적 고탄산 저산소증/가짜 노출

기준선 기록이 완료된 후(연구 1의 경우 자기 자극 및 휴식 환기, 연구 2의 경우 상지 기능 테스트) 피험자는 두 연구 모두에서 AIHH/Sham을 전달하도록 배치됩니다. 피험자는 등과 머리를 지지하면서 편안하게 앉게 됩니다. 실험용 공기는 미리 결정된 흡입 산소와 이산화탄소의 비율이 담긴 저장백에 부착된 안면 마스크를 통해 전달됩니다. 고탄산증을 동반한 급성 간헐적 저산소증의 경우(흡입 산소 목표 비율[FIO2] = 0.09; 목표 흡기 이산화탄소 비율[FICO2] = 0.04). 총 15개의 저산소증 및 고탄산증 에피소드가 전달되며, 각 에피소드는 60초 동안 지속되고 90초의 실내 공기 호흡으로 구분됩니다. 가짜 공기 노출의 경우 참가자는 동일한 시간 동안 실내 공기를 호흡하게 됩니다. 피험자는 프로토콜 중에 몇 분마다 기분이 좋은지 질문을 받고 심혈관 활력 징후(심박수, 혈압 및 산소 포화도)를 전체적으로 모니터링합니다. 위에 설명된 환기 매개변수도 모니터링됩니다.

연구 1과 2 모두에 대한 심혈관 모니터링

산소헤모글로빈 포화도(SpO2)는 비침습적 손가락 맥박 산소 측정법을 사용하여 AIH 동안 지속적으로 측정됩니다. 심박수(HR)와 혈압(BP)은 기본 일회 호흡 동안과 자동 혈압계를 사용하여 AIH 시험의 2-3단계마다 모니터링됩니다. 저산소증 투여 중에 SpO2가 80% 미만으로 떨어지면 SpO2 수준이 ≥80%가 될 때까지 흡기 O2가 증가합니다. AIH 동안 HR 또는 혈압이 과도하게 상승할 것으로 예상되지 않습니다(HR < 100bpm, BP < 160/100). AIH를 사용한 이전 연구에서는 AIH에 대한 부작용이 보고되지 않았으며 대부분의 참가자는 짧은 시간 동안 저산소 호흡과 실내 공기 호흡을 구별할 수 없다고 보고했습니다[14, 15]. AIH 프로토콜에 따라 활력 징후가 정상으로 돌아온 후에만 실험을 계속할 것입니다.

tSCS 쌍 호흡 근력 훈련(연구 1)

연구 1을 위한 tSCS 쌍 호흡 강도 훈련은 AIHH 또는 Sham 치료 후 20분 동안 수행됩니다. 폐쇄 루프 자극 매개변수는 호흡 강도 훈련과 짝을 이루는 데 사용됩니다. 폐쇄 루프 자극에서 매개변수는 그 순간 사람의 정확한 움직임 상태를 기반으로 실시간으로 지속적으로 업데이트됩니다. 자극은 숙련된 작업 치료사 및 물리 치료사로 구성된 팀이 안내하는 호흡 강도 훈련과 동시에 적용됩니다. 호흡 근력 훈련은 표준 스프링 장착 역치 장치(Respironics Inc, Murrysville, PA, USA)를 사용하여 수행됩니다. 스프링은 밸브를 여는 데 필요한 압력을 수정하도록 조정될 수 있으며 장치는 흡기 및 호기 훈련 모두에 사용할 수 있도록 반대 방향으로 사용할 수 있습니다. 휴대용 장치는 쉽게 구할 수 있으며 임상 실습에서 일반적으로 사용됩니다. 참가자는 최대 흡기 및 호기 압력 생성을 위해 사전 테스트 결과(당일 획득)의 약 40%에 해당하는 압력 임계값에서 1회의 워밍업 세트를 완료합니다. 워밍업 후 참가자는 사전 테스트 결과의 약 70%에 해당하는 압력 역치에서 훈련하게 되며 흡기 및 호기 근력 훈련 모두에 대해 6~12회 반복으로 구성된 3세트가 포함됩니다. 훈련 호흡은 장치를 통한 ~1~2초의 지속적인 노력과 5~10초의 조용한 호흡으로 구성됩니다. 이러한 AIH 형식과 작업별 훈련은 이전 연구에서 성공적으로 적용되었으며(Hayes et al., 2014; Ahmed et al., 2017), AIH 또는 AIHH 이후 BDNF를 증가시킬 수 있는 충분한 시간을 제공하여 작업의 영향을 증대시킵니다. 업무별 훈련(Baker-Herman et al., 2004; Lovett-Barr et al., 2012; Welch et al., 2020).

tSCS 쌍 상지 기능 훈련(연구 2)

연구 2를 위한 tSCS 쌍 상지 기능 훈련은 AIHH 또는 Sham 치료 후 20분 동안 수행됩니다. 폐쇄 루프 자극 매개변수는 상지 기능 훈련과 쌍을 이루는 데 사용됩니다. 폐쇄 루프 자극에서 매개변수는 그 순간 사람의 정확한 움직임 상태를 기반으로 실시간으로 지속적으로 업데이트됩니다. 자극은 훈련된 작업 치료사 및 물리 치료사 팀이 지도하는 상지 기능 훈련과 동시에 적용됩니다. tSCS 쌍을 이루는 상지 기능 훈련 세션은 최대 1시간 동안 진행됩니다. 훈련에는 크고 작은 움직임에 대한 상지 훈련, 게임, 크고 작은 물체 조작이 포함될 수 있습니다. 상지 FTP에는 도달, 잡기 및 조작 동작의 반복이 포함될 수 있습니다.

세척 기간. 지속 효과를 최소화하기 위해 각 단일 세션 개입 사이에 1주간의 휴약 기간이 발생합니다. 이 휴약 기간은 단일 세션 AIH 연구의 효과가 일주일 후에는 더 이상 감지될 수 없음을 시사하는 인간 데이터를 기반으로 합니다(Sutor et al., 2021). 휴약 기간은 참가자 참여, 더 긴 시간 지연으로 인해 발생하는 일정 조정 문제, 연구자-참가자-임상 의사 파트너십 등 참가자 유지에 영향을 미치는 요인에 대한 경험과 균형을 이루었습니다. 이러한 상반된 고려 사항의 균형을 맞출 필요성에 따라 우리는 참가자를 잃고 크로스오버 디자인을 방해할 위험을 최소화하면서 가소성을 약화시킬 수 있는 더 긴 워시아웃 사이의 균형을 모색했습니다.

사후 테스트 연구 1 및 2

안전성 모니터링을 위해 연구 1과 2 모두에 대해 AHH 노출 후 1시간 동안 환기를 계속 기록합니다.

포스트 신경생리학 평가: 연구 1에 대한 AIH/Sham 노출 및 tSCS 쌍 호흡 훈련 및 연구 2에 대한 상지 훈련 후 약 30분 후에 또 다른 라운드 자극을 수행합니다. CMS 및 TMS에 대해 위에 설명된 절차는 횡격막 근육(연구 1) 및 FDS 근육(연구 2)에 대한 사후 테스트를 위해 따를 것입니다. 여기에는 자극의 강도가 CMS의 경우 40-100%, TMS의 경우 60-100%에서 5% 단위로 점차 증가하는 모집 곡선 생성이 포함됩니다. 약 3-10회 자극이 10-30초 간격으로 각 강도로 수행됩니다. 피험자는 불편함을 느끼면 테스트 중에 언제든지 장시간 휴식을 취할 수 있습니다.

기능 후 평가: 신경 생리학 테스트가 끝난 후 참가자는 위에 설명된 대로 기능 테스트를 받게 됩니다. 연구 1의 경우 호흡 기능 평가가 수행되고 연구 2의 경우 상지 기능 테스트가 수행됩니다.

씨. 데이터 분석: 연구 목적을 평가하거나 측정할 수 있는 방법(예: 통계 분석 계획, 주제 분석 및 타당성 제고 절차 등의 질적 연구 방법, 프로그램 평가 방법 및 분석 계획, 혼합 방법 분석)을 제공합니다. 계획. 정량적 연구의 경우 어떤 통계 도구를 적용할지, 해당하는 경우 연구가 어떻게 강화되는지를 포함합니다. 파일럿 연구에는 통계 계획이 필요하지 않지만 결과가 향후 연구를 강화하는 데 어떻게 사용될 것인지에 대한 개요가 필요합니다.

구체적인 목표 1을 테스트하기 위해, 즉 "단일 세션 AHH와 tSCS 쌍 호흡 강도 훈련을 결합하면 만성 SCI에서 단독 치료보다 더 큰 호흡 운동 출력을 시너지적으로 유도할 것입니다"입니다. 심폐 결과 측정에서 기준선 대비 변화율(%)을 정량화하고 비교할 것입니다. 유발된 횡격막 전위는 대기 시간(자극 인공물과 유발된 반응 개시 사이의 시간 차이), 지속 시간(유발된 반응 개시와 오프셋 사이의 시간 차이), 진폭(양성 피크와 음성 피크 사이의 차이) 및 면적(총 면적)에 대해 분석됩니다. 교정된 EMG). 중앙 모터 전도 시간은 TMS 대기 시간과 CMS 유발 전위 간의 차이로 계산됩니다. 우리는 AIHH와 Sham 노출 조합 치료 간의 환기, 심폐 매개 변수의 치료 차이를 비교할 것입니다.

가설 2를 테스트하기 위해 "단일 세션 AHH와 tSCS 쌍의 상지 근력 훈련을 결합하면 어떤 치료 단독보다 만성 SCI에서 더 큰 상지 운동 출력을 시너지적으로 유도할 것입니다"; 우리는 상지 신경생리학 및 기능적 결과 측정의 기준선 대비 % 변화를 정량화하고 비교할 것입니다. 첫 번째 등쪽 골간 손가락 전위에 대한 기준선 대비 % 변화는 잠복기(자극 인공물과 유발된 반응 개시 사이의 시간 차이), 기간(유발된 반응 개시와 오프셋 사이의 시간 차이), 진폭(양성 피크와 음성 피크 사이의 차이)에 대해 분석됩니다. 및 면적(수정된 EMG의 총 면적)입니다. 중앙 모터 전도 시간은 TMS 대기 시간과 CMS 유발 전위 간의 차이로 계산됩니다. 표준화된 기능 테스트를 통해 참가자의 상지 기능을 정량화하는 작업도 수행됩니다.

"신경가소성을 조절하는 유전자에 무증상 염증 및/또는 기능 장애 단일 염기 다형성이 존재하면 치료에 대한 운동 반응이 감소할 것"이라는 가설 3을 테스트하기 위해; 우리는 신경가소성과 관련된 유전자의 무증상 염증 및/또는 기능 장애 단일 염기 다형성의 존재를 기준으로 참가자를 분류할 것입니다.

전력 계산: 당사의 전력 계산은 건강한 인간의 AIHH 사용에 대한 이전 데이터와 가짜 공기와 관련하여 다이어프램 모터 유발 전위의 차이를 기반으로 합니다. 제1종 오류율이 0.05이고, 치료 차이가 30%, 해당 표준 편차가 41이라고 가정하면 표본 크기가 29인 경우 가짜 노출에 비해 AIHH의 치료 개선을 감지할 수 있는 검정력이 80%입니다. 이 연구에서 조합 치료 접근법이 사용되었으며 검정력 추정에 사용할 수 있는 예비 데이터가 없다는 점을 감안할 때, 만성 SCI를 앓고 있는 29명의 참가자로 구성된 표본 크기가 실험에 충분한 검정력을 가질 것이라고 가정합니다. [JN1] 현재 연구에서 사용되는 내용은 무엇입니까? 여기서도 기능 평가를 사용할 수 있습니다.

데이터 분석

기본 끝점에 대해서만 통계 설계를 제공합니다. 연구가 어떻게 강화되고 어떤 통계 도구가 적용될 것인지 알려주십시오.

참고: 스폰서 프로토콜에서 전체 통계 섹션을 잘라내어 붙여넣지 마십시오. 파일럿 연구에는 통계 계획이 필요하지 않지만 결과가 향후 연구를 강화하는 데 어떻게 사용될 것인지에 대한 개요가 필요합니다.) 구체적인 목표 1을 테스트하기 위해, 즉 "단일 세션 AHH와 tSCS 쌍 호흡 강도 훈련을 결합하면 만성 SCI에서 단독 치료보다 더 큰 호흡 운동 출력을 시너지적으로 유도할 것입니다"입니다. 심폐 결과 측정에서 기준선 대비 변화율(%)을 정량화하고 비교할 것입니다. 유발된 횡격막 전위는 대기 시간(자극 인공물과 유발된 반응 개시 사이의 시간 차이), 지속 시간(유발된 반응 개시와 오프셋 사이의 시간 차이), 진폭(양성 피크와 음성 피크 사이의 차이) 및 면적(총 면적)에 대해 분석됩니다. 교정된 EMG). 중앙 모터 전도 시간은 TMS 대기 시간과 CMS 유발 전위 간의 차이로 계산됩니다. 우리는 AIHH와 Sham 노출 조합 치료 간의 환기, 심폐 매개 변수의 치료 차이를 비교할 것입니다.

가설 2를 테스트하기 위해 "단일 세션 AHH와 tSCS 쌍의 상지 근력 훈련을 결합하면 어떤 치료 단독보다 만성 SCI에서 더 큰 상지 운동 출력을 시너지적으로 유도할 것입니다"; 우리는 상지 신경생리학 및 기능적 결과 측정의 기준선 대비 % 변화를 정량화하고 비교할 것입니다. 첫 번째 등쪽 골간 손가락 전위에 대한 기준선 대비 % 변화는 잠복기(자극 인공물과 유발된 반응 개시 사이의 시간 차이), 기간(유발된 반응 개시와 오프셋 사이의 시간 차이), 진폭(양성 피크와 음성 피크 사이의 차이)에 대해 분석됩니다. 및 면적(수정된 EMG의 총 면적)입니다. 중앙 모터 전도 시간은 TMS 대기 시간과 CMS 유발 전위 간의 차이로 계산됩니다. 표준화된 기능 테스트를 통해 참가자의 상지 기능을 정량화하는 작업도 수행됩니다.

"신경가소성을 조절하는 유전자에 무증상 염증 및/또는 기능 장애 단일 염기 다형성이 존재하면 치료에 대한 운동 반응이 감소할 것"이라는 가설 3을 테스트하기 위해; 우리는 신경가소성과 관련된 유전자의 무증상 염증 및/또는 기능 장애 단일 염기 다형성의 존재를 기준으로 참가자를 분류할 것입니다.

전력 계산: 당사의 전력 계산은 건강한 인간의 AIHH 사용에 대한 이전 데이터와 가짜 공기와 관련하여 다이어프램 모터 유발 전위의 차이를 기반으로 합니다. 제1종 오류율이 0.05이고, 치료 차이가 30%, 해당 표준 편차가 41이라고 가정하면 표본 크기가 29인 경우 가짜 노출에 비해 AIHH의 치료 개선을 감지할 수 있는 검정력이 80%입니다. 이 연구에서 조합 치료 접근법이 사용되었고 검정력 추정에 사용할 수 있는 예비 데이터가 없다는 점을 감안할 때, 만성 SCI를 앓고 있는 29명의 참가자의 표본 크기가 실험에 충분한 검정력을 발휘할 것이라고 가정합니다.