Vergelijking van repetitieve magnetische stimulatie en oefening op de quadricepsfunctie bij COPD

Er is veel belangstelling geweest voor het vinden van methoden om de quadricepsfunctie bij COPD te verbeteren, aangezien disfunctie van de quadriceps geassocieerd is met verminderde inspanningscapaciteit5 en overleving bij patiënten16, onafhankelijk van de longfunctie. Pulmonale revalidatie (PR)-cursussen bestaande uit lichaamsbeweging en voorlichting kunnen de oxidatieve enzymen, de kracht en het uithoudingsvermogen van de quadriceps bij patiënten met COPD verhogen17 en het loopvermogen verbeteren, zelfs over een periode van 8 weken12, 18. PR is echter geen complete oplossing: niet alle regio's van het VK bieden PR aan, PR wordt gemiddeld slechts voor 50% door patiënten gebruikt en het uitvalpercentage is 30%. Ook vergroot een aanzienlijk deel van de patiënten (ongeveer 30%) hun inspanningscapaciteit niet als gevolg van PR19, misschien omdat kortademigheid de training die ze voltooien beperkt of hun perifere spierkracht normaal is19. Daarom is er interesse in alternatieve behandelingen of aanvullingen op lichaamsbeweging, met name in termen van gelokaliseerde spierbehandelingen die niet worden beperkt door een verminderde ademhalingsfunctie. Herhaalde elektrische stimulatie van de nervus femoralis (rES) lijkt een effectieve alternatieve methode te zijn om de quadricepsspier passief te trainen. Vijf keer per week 30 minuten reS op 10 Hz voor beide benen verhoogde de spierkracht en trainingsprestaties bij patiënten met COPD21 en patiënten met hartfalen22. Vergelijkbare resultaten zijn bereikt met vijftien minuten herhaalde magnetische stimulatie van de nervus femoralis (rMS) driemaal per week23. Behandelingsstudies met rES om effecten op inspanningsprestaties te onderzoeken, hebben echter vaak afzonderlijke behandelings- en controlegroepen gebruikt, wat interindividuele verschillen introduceert in studies die al beperkt waren door de steekproefomvang243 en hebben alleen vrijwillige metingen van de quadricepsfunctie gebruikt96. De enige biopsiestudie van rES maakte gebruik van een cross-over opzet, maar er werden alleen biopsies genomen vóór en na de rES-trainingsperiode en niet voor en na de controleperiode.244 Bij de rMS-studie waren in totaal achttien proefpersonen betrokken (tien toegewezen aan rMS, acht aan controle) en er werden geen biopsieën genomen om histologische veranderingen in de spier te evalueren. Met deze studie probeerde ik in de eerste plaats de veranderingen in de eigenschappen van de quadricepsvezels als gevolg van een intensief rMS-protocol te evalueren, en in de tweede plaats de veranderingen in de quadricepsfunctie als gevolg van rMS te vergelijken met de klinische gouden standaard voor het verbeteren van de spierfunctie, PR.

methoden

Ethische goedkeuring De Research Ethics Committee van de Ealing & West London Mental Health Trust keurde de studie goed (06/Q0410/54). De proef werd geregistreerd bij de National Clinical Trials Database (NCT 00737698). 2.13.1

Berekening van de steekproefomvang De vereiste steekproefomvang voor het trainingsonderzoek was gebaseerd op vermogensberekeningen uit een eerder onderzoek naar PR van onze groep221 en pilootgegevens van onze groep over het effect van rMS op spierkracht (Swallow et al, niet gepubliceerd) met behulp van Stata 10 statistische software. De vermogensberekeningen waren gebaseerd op functionele verbeteringen (toename van 54 m op 6 MW als resultaat van PR en 10% toename in quadriceps TwQ als resultaat van rMS, als de minimale klinisch significante stappen) in plaats van toename van spiervezel CSA of type I-vezel verhoudingen aangezien de gegevens voor de laatste niet beschikbaar waren. We kozen voor een toename van 10% spierkracht als de minimaal significante toename, aangezien eerdere gegevens van Mador et al. een toename van 9,7% in spierkracht lieten zien als resultaat van 8 weken PR17. Er werd gekozen voor een conventioneel vermogen van 80% met een tweezijdige p-waarde van ≤0,05, wat aangeeft dat er minimaal tien patiënten nodig waren voor de PR-arm en zesentwintig voor de rMS-arm. We wilden vijftien mensen rekruteren voor de PR-groep en dertig voor de rMS-groep om de uitval van patiënten mogelijk te maken met de cijfers die we eerder hebben gezien. Bij voltooiing waren er zeventien in de PR-groep en zevenendertig in de rMS-groep.

Proefpersoonselectie Zesentachtig COPD-patiënten stemden in met de cross-sectionele studie en stemden ook in met de trainingsstudie, daarom waren de inclusie- en exclusiecriteria dezelfde als voor de cross-sectionele studie. Patiënten mochten geen nieuw trainingsregime of nieuwe reguliere medicatie starten vanaf toestemming tot voltooiing van het onderzoek, en patiënten werden aangemoedigd om op dag 1 van een acute exacerbatie contact met mij op te nemen, zodat de juiste behandeling kon worden ingesteld. Het onderzoeksontwerp en de stroom van deelnemers door het onderzoek worden getoond in Fig. 4.1 en 4.2.

Randomisatie FFMI werd berekend met behulp van bio-elektrische impedantie (Methoden hoofdstuk Sectie 2.4.2.1) en patiënten werden gestratificeerd in lage FFMI (<15 kg/m2 voor vrouwen, <16 kg/m2 voor mannen) en normale FFMI. De lage en normale FFMI-groepen werden afzonderlijk gerandomiseerd (zodat patiënten met een lage FFMI gelijkmatig werden verdeeld over de behandelingsgroepen) met behulp van een verzegeld envelopsysteem en een blok van 4 procedures gewogen 2:1:1 voor rMS: PR: geen actieve behandeling als de powerberekening suggereerde dat er minstens twee keer zoveel patiënten nodig waren in de PR-arm als in de rMS-arm.

Pre-training beoordelingen Longfunctie, FFMI, quadricepskracht, quadricepsuithoudingsvermogen, fysieke activiteit en 6MW en maximale fietsergometrieprestaties en HRQOL-metingen werden uitgevoerd zoals beschreven in het hoofdstuk Methoden, paragrafen 2.4-2.7. Percutane biopsie van de quadriceps en analyse van het spiervezeltype werden uitgevoerd. Patiënten ondergingen de pre-training fysiologische beoordeling en biopsieën binnen vier weken na randomisatie. De beoordeling was zoals beschreven voor de cross-sectionele studie (in de rMS-groep werden beide benen op dezelfde dag getest, in de andere twee groepen werd het been ipsilateraal ten opzichte van de dominante hand getest) en vervolgens gingen de patiënten binnen twee weken.

Trainingsprotocollen

Repetitieve magnetische stimulatie van de nervus femoralis (rMS) Deze werd toegediend met behulp van het Magstim Rapid magnetische zenuwstimulatiesysteem (Magstim, Whitland Dyfed, VK) en onder supervisie van mijzelf bij RBH Muscle Lab. De patiënt zat rechtop of leunde iets achterover met de matrol rond het lichaam van de te trainen quadricepsspier gewikkeld, waarbij de voet van het te stimuleren been in een band was geplaatst zodat de contracties isometrisch waren (fig. 2.8). De stimulatiefrequentie was 40 Hz met een duty cycle van 0,4 (1s aan, 4s uit). Patiënten hadden gedurende een periode van 8 weken tweemaal per week drie uur ononderbroken rMS (afgezien van toiletpauzes), met ten minste vierentwintig uur rust tussen de sessies. Bij de eerste sessie werd de stimulusintensiteit verhoogd van 22% vermogen naar 40% vermogen, en de volgende sessies waren op 40% vermogen, aangezien dit de bovengrens was van wat patiënten konden verdragen en de machine gedurende de hele sessie kon leveren. 40% stroom gegenereerd over het algemeen tussen 10-20% van de MVC van de patiënt.

Longrevalidatie (PR) Dit werd tweemaal per week uitgevoerd door een respiratoire fysiotherapeut in het Royal Brompton Hospital met een maximum van drie patiënten per sessie, dus de training werd nauwlettend gevolgd. De training bestond uit een warming-up, daarna een uur aerobics met proefpersonen die trainden op een stationaire fiets met een werklast die 80% van hun maximale VO2 produceerde op een maximaal incrementeel fietsergometrieprotocol, op een loopband, traplopen en een combinatie van beenweerstandsoefeningen met beengewichten, squats en sit-to-stand manoeuvres, gevolgd door een cooling-down. Bij elke sessie werden pogingen ondernomen om de intensiteit en/of het aantal herhalingen van elke oefening te verhogen. Het oefenblad dat door de begeleidend fysiotherapeut wordt gebruikt om prestaties in kaart te brengen, is weergegeven in figuur 2.9.

Geen actieve behandeling (controlegroep) De controlegroep werd gevraagd om door te gaan met hun gebruikelijke activiteiten en werd gedurende de periode van 8 weken twee tot drie keer telefonisch gecontacteerd om uitval te minimaliseren en te controleren op acute exacerbaties van COPD. Na afronding van de studie werden deze patiënten desgewenst ingeschreven voor de PR-cursus bij RBH.

Beoordeling na de training Voor de PR- en rMS-groepen werden de fysiologische tests vier tot vijf dagen na de laatste trainingssessie uitgevoerd en drie tot vier dagen later werden de biopsieën genomen. De controles werden in dezelfde week beoordeeld als de anderen. De timing was gericht op het minimaliseren van groepsverschillen door variërende vertragingen tussen de laatste trainingssessie en het testen. Bij beoordelingen na de training werden dezelfde tests uitgevoerd als bij de beoordelingen voorafgaand aan de training.

Statistische analyse De primaire uitkomstmaten waren a) verandering in quadricepsvezelverhoudingen en vezel-CSA in getraind been versus ongetraind been in rMS-groep en b) verandering in quadricepsfunctie in rMS-groep versus PR-groep. Alle statistische analyses werden uitgevoerd met behulp van SPSS (SPSS 15, Chicago, VS). De Mann-Whitney U-test werd gebruikt om groepsverschillen te beoordelen (patiënten versus controles, getraind versus ongetraind been, verandering in getraind been versus verandering in ongetraind been), Spearman's rangcorrelatiecoëfficiënt werd berekend om correlaties te beoordelen en de Wilcoxon Signed-Ranks-test werd gebruikt om verschillen te onderzoeken tussen resultaten vóór en na de training in zowel het getrainde als het ongetrainde been (gegevens niet normaal verdeeld). Een interactiefactor werd berekend om het effect van exacerbatie tijdens het onderzoek te beoordelen. Een tweezijdige p-waarde van ≤0,05 werd gebruikt om statistische significantie te definiëren.