Mechanismen van arteriële hypotensie bij chronisch ruggenmergletsel

Methoden & Procedures

Screeningsspirometrie wordt uitgevoerd terwijl de patiënt in zijn/haar persoonlijke rolstoel zit met behulp van het BreezeSuite-systeem. Geforceerde vitale capaciteit (FVC) en geforceerd expiratoir volume in 1 seconde (FEV1) worden verkregen en uitgedrukt als het percentage van de voorspelde waarde voor elk onderwerp op basis van een database van neurologisch intacte personen zonder bekende longklachten die is afgeleid op basis van geslacht , leeftijd en lengte. Er worden drie acceptabele spirogrammen verkregen en het resultaat van hun beste poging zal worden gebruikt.

Screening Er wordt een orthostatische stresstest uitgevoerd bij de patiënt die op de cardiale stoel wordt geplaatst (Chair Hydraulics). De linkerhand wordt in een armsling geplaatst en gedurende het hele onderzoek ter hoogte van het hart gehouden. Continue slag-op-slag arteriële bloeddruk wordt verkregen via een vingermanchet die rond de linker middel- of wijsvinger (Portapres-2) wordt geplaatst in rugligging en wanneer de deelnemer rechtop zit. Rugliggingen worden gedurende 15 minuten aangehouden. & rechtopstaande positie wordt gedurende 5 minuten aangehouden. De basislijnwaarden in rugligging worden geregistreerd tijdens de laatste 5 minuten, net voor het overgaan naar rechtopstaande positie. Deze test wordt afgebroken als proefpersonen licht in het hoofd worden of symptomen van syncope vertonen.

Spirometrie en ademhalingsspierkrachttests: standaard spirometrie wordt zittend uitgevoerd met behulp van het BreezeSuite-systeem (MedGraphics). FVC & FEV1 worden verkregen. De MP45-36-871-350 drukverschiltransducer met UPC 2100 pc-kaart en software (Validyne Engineering) wordt gebruikt om de maximale inademingsdruk (PImax) en de maximale uitademingsdruk (PEmax) in zittende positie te meten. De PImax wordt gemeten tijdens maximale inademingsinspanning, beginnend bij bijna restvolume en PEmax wordt gemeten tijdens maximale uitademingsinspanning, beginnend bij bijna totale longcapaciteit. Proefpersonen wordt gevraagd een driewegklepsysteem met rubberen slang als mondstuk te gebruiken. De drukmeter bevat een lek met een diameter van 1,5 mm om sluiting van de glottis te voorkomen en om de buccale spierbijdrage tijdens metingen te verminderen. De beoordeling vereist een scherpe, krachtige inspanning gedurende minimaal 2 seconden. De maximale druk wordt genomen als de hoogste waarde die een seconde aanhield. De maximale waarde van drie manoeuvres die minder dan 20% varieerden, wordt gemiddeld. Deelnemers krijgen voorafgaand aan de test specifieke instructies en worden mondeling gecoacht tijdens de spirometrie- en ademhalingsspierkrachtmanoeuvres.

Orthostatische stresstest:

Elke deelnemer wordt 's ochtends getest in een rustig, temperatuurgecontroleerd (~22o C) cardiovasculair laboratorium. Hun dieet zal worden beperkt om cafeïne, alcohol en voedsel met veel vet uit te sluiten op de avond voorafgaand aan en de ochtend van het onderzoek. Deelnemers wordt gevraagd hun blaas te legen voordat ze met het onderzoek beginnen. Continue arteriële bloeddruk wordt verkregen via een vingermanchet die om de linker middel- of wijsvinger of duim wordt geplaatst (Portapres-2;). De linkerhand wordt in een armsling geplaatst en gedurende het hele onderzoek ter hoogte van het hart gehouden. Handmatige arteriële BP-metingen worden uitgevoerd aan het begin van de liggende controleperiode en aan het einde van de herstelperiode met een digitaal bloeddrukmeetapparaat. Er wordt een 3-afleidingen ECG geplaatst voor ECG-bewaking. De kinematica van de ribbenkast en de buik (respiratoire kinematica) wordt verkregen met behulp van een inductieve plethysmograaf. Basislijnopname gedurende 15 min. begint na een rustperiode van 5 minuten die volgt op de voorbereiding van het onderwerp. Aan het einde van de opname van 15 minuten in rugligging, worden de deelnemers passief naar rechtop zittende positie gebracht. Deze positie wordt gedurende 15 minuten aangehouden. Deze test wordt afgebroken als proefpersonen licht in het hoofd worden of symptomen van syncope vertonen. Hemodynamische variabelen worden verkregen bij 1000 Hz met behulp van het ML880 PowerLab-systeem. ECG, SBP en DBP worden berekend op basis van continue opname en alle variabelen worden vervolgens gedownsampled naar 5 Hz. Slag-op-slag SBP, DBP, RR-interval & HR worden ook berekend op basis van verworven continue BP & ECG. Alle analyses worden uitgevoerd met behulp van Matlab. De bloedstroom in het hart wordt gemeten met Cardiac Ultrasound met behulp van standaardapparatuur door een sensor boven het hart te plaatsen.

Bloedcatecholamines:

Tijdens instrumentatie wordt een vlinderkatheter in een antecubitale ader ingebracht om het verzamelen van bloed mogelijk te maken zonder extra stress voor de deelnemer. Acht milliliter veneus bloed zal worden afgenomen uit een antecubitale ader aan het einde van 15 minuten liggen om de basislijn van epinefrine en noradrenaline te bepalen. Bloedafname wordt herhaald om 3 en aan het einde van 15 minuten. van rechtopstaande positie om snelle en stabiele catecholamines-reacties op orthostatische stress te beoordelen.

Baroreflex-evaluatie: de laatste 5 min. van gegevens verkregen van elke positie zal worden gebruikt voor verdere analyse. De slag-op-slag tijdreeks van SBP- en RR-intervallen wordt gescand voor drie of meer opeenvolgende slagen die onafhankelijk van elkaar toenemende en afnemende druk (SBP+, SBP-) & RR-interval (RR+, RR-) bevatten met minimaal 1 mmHg SBP, & 4 ms RR-intervaldrempels. Als een geïdentificeerde SBP-reeks wordt gevolgd door een geïdentificeerde RR-reeks met een vertraging van nul, één of twee beats, worden die SBP- & RR-reeksen toegewezen als gekoppeld. Alleen gekoppelde reeksen met regressiecoëfficiënt r>0,90 worden geaccepteerd als baroreflexreeksen (BRsq). De gemiddelde helling van alle BRsq wordt berekend en genomen als een schatting van de baroreflexgevoeligheid (BRS, ms/mmHg). Het aantal slagen dat betrokken is bij SBP-hellingen en BRsq wordt bepaald bij elke kantelpositie. De baroreflex effectiviteitsindex (BEI) wordt berekend als de verhouding tussen het totale aantal BRsq en het totale aantal SBP-hellingen.

sEMG-protocol: elektrische impulsen vinden hun oorsprong in regulatoire neuronen, worden overgedragen via motorzenuwen, worden overgedragen via neuromusculaire overgangen en verspreiden zich door spiermembranen en kunnen worden geregistreerd door oppervlakte-elektromyografie (sEMG). Op deze fysiologische test wordt vaak vertrouwd tijdens klinische longfunctietesten en in onderzoek, is aangetoond dat het een nauwkeurige weerspiegeling is van de contractiele kracht van de ademhalingsspieren. We zullen een multi-muscle sEMG-gebaseerde meting gebruiken van de motoroutput van het centrale zenuwstelsel die wordt geregistreerd tijdens vrijwillige motorische taken die worden geprobeerd in rugligging onder strikt gecontroleerde omstandigheden dat was gebaseerd op de principes van Brain Motor Control Assessment (BMCA). Het protocol bestaat uit de volgende vrijwillige manoeuvres gevolgd door 5 min. van rustige ademhaling: diepe ademhaling, PImax-taak & PEmax-taak. Elke manoeuvre wordt aangekondigd door een hoorbare toon en wordt drie keer herhaald. PImax & PEmax worden tijdens deze taken minimaal 5 seconden aangehouden. De luchtwegdruk wordt gelijktijdig met sEMG geregistreerd met behulp van een driewegklepsysteem met een druktransducer zoals hierboven beschreven. Oppervlakte-EMG-opnamen worden uitgevoerd met paren verzonken, FE9 zilver-zilverchloride kapoppervlak-elektroden (Grass Instruments, W Warwick, RI) gecentreerd over de spier en 3 cm uit elkaar geplaatst voor elke geregistreerde spier. De huid wordt voorbereid om de intra-elektrode-impedantie te verminderen. Het rechter en linker bovenste deel van de pectoralis (PEC), 6e intercostale (IC6), rectus abdominus (RA) en obliquus abdominus (OBL) spieren worden geregistreerd. De aardelektrode wordt over het acromionproces geplaatst. sEMG wordt opgenomen met behulp van een Eclipse Neurological Workstation (Axon Systems Inc.). De inkomende sEMG-signalen worden versterkt met een versterking van 500, gefilterd op 30-1000 Hz en gesampled op 2000 Hz.

Ultrasone cardiale echografie: Standaard linkerventrikel-echocardiogrammen in liggende rusttoestand worden verkregen door de eind-diastolische diameter (Dd) en de eind-systolische diameter (Ds) te meten. Er worden tien opeenvolgende slagen geanalyseerd en het gemiddelde wordt gebruikt voor berekeningen van het hartminuutvolume (Q): Q= (Dd)3- (DS)3x HR 35.

Ademhalingsspiertraining:

Tijdens de trainingssessie zitten de proefpersonen in hun persoonlijke rolstoel met een kanteling van ongeveer 45° naar boven. Een drempelapparaat voor positieve expiratoire druk en een drempelinspiratoire spiertrainer met geflensd mondstuk worden gebruikt voor een bereik van 20 tot 41 cm H2O. Deze apparaten worden aan elkaar geassembleerd met behulp van een T-vormige connector (Airlife 001504). De deelnemers zullen worden geïnstrueerd om maximale inspiratoire en expiratoire inspanningen te leveren tegen een drukbelasting in. Tijdens het inademen krijgen de proefpersonen de instructie om elke ademhaling te initiëren vanuit het restvolume (RV) en de inspanning vol te houden totdat hun longen vol aanvoelen. Tijdens het uitademen krijgen de proefpersonen de instructie om vanuit de totale longcapaciteit te ademen en hun inspanning vol te houden totdat hun longen leeg aanvoelen. Deelnemers wordt gevraagd om 45 minuten te trainen. per dag, 5 dagen per week, gedurende 4 weken. De training wordt gestart met een belasting die gelijk is aan 20% van hun individuele PImax & PEmax met progressieve verhogingen zoals getolereerd tot 40% van hun baseline PImax of PEmax. Het doel is om alle patiënten te laten trainen op 40% van PImax & PEmax tijdens de laatste week van de training. Er zal een intervaltrainingsprotocol worden gebruikt waarbij patiënten zes werksets van 5 minuten uitvoeren. in duur, gescheiden door rustintervallen van 1-3 min.. Een lid van het onderzoeksteam zal alle trainingen monitoren.

Voorlopige resultaten toonden aan dat RMT de FVC, FEV1, PImax en PEmax bij proefpersonen zal verhogen in vergelijking met de pre-trainingswaarden. Het grootste effect wordt verwacht voor expiratoire waarden (FEV1, & PEmax). Een reden hiervoor zou kunnen zijn dat de expiratoire functie, de meest beperkte na dwarslaesie, een grotere kans heeft om te veranderen. Onze resultaten toonden aan dat een gemiddelde toename van 8-9% met een steekproefomvang van 24-26 patiënten een significant verschil kon onthullen met een vermogen van 80-86% in alle spirometrische waarden.

Doel 2. Verbetering van de bloeddruk en mechanismen die verband houden met bloeddrukveranderingen werden beoordeeld met behulp van de laagfrequente component van de spectrale dichtheid van systolische (SBP) en diastolische (DBP) bloeddrukwaarden en de hoeveelheid catecholamines gemeten in bloedspiegels. Op basis van voorlopige bevindingen worden na de training kleine veranderingen in de bloeddrukwaarden in rust verwacht. Echter, na de training wordt verwacht dat de toename in SBP wanneer de positie wordt veranderd naar rechtop zitten sterk zal zijn met weinig variabiliteit. De berekeningen toonden aan dat zelfs met n=20, het vermogen 84% zal zijn en wanneer n=24, het zal worden verhoogd tot 94%. Veranderingen in DBP zullen naar verwachting lager zijn met een power van 80% voor n=24. Vergelijkbare waarden werden verkregen wanneer laagfrequente modulaties van SBP & DBP werden geanalyseerd.

Volgens deze analyse zal het aantal proefpersonen van 20 tot 24 resulteren in een aanzienlijke toename met 87% vermogen. De effectiviteit & gevoeligheid van de baroreflex verbeterden beide na training in het vooronderzoek. Na training werd als reactie op de orthostatische stress een substantiële toename van de baroreflexreactiviteit verkregen en een power van 83% zal resulteren bij een steekproefomvang van 24. De baroreflexgevoeligheid vertoonde een veel hogere variabiliteit. Als de variabiliteit hoog blijft in de voorgestelde studie, is de kracht om een ​​significant verschil te bereiken tussen pre- en post-training 83% met een steekproefomvang van 28 patiënten.

Een afname in variabiliteit is echter zeer waarschijnlijk bij een grotere steekproefomvang en het vermogen neemt toe tot 86% bij een steekproef van 24 patiënten met een afname van 32% in variabiliteit.

Op basis van de resultaten van test-hertest-opnamen bij 10 SCI-proefpersonen, zal het overeenkomende aantal ongetrainde proefpersonen (n=12) voldoende zijn om een ​​controlegroep te vormen. De afwijkingen van de gemiddelden bleken zo laag, dat het voor deze groep onmogelijk zou zijn om significantie te bereiken met een redelijke steekproefomvang.