Transcutane functionele magnetische spierstimulatie bij ernstig zieke patiënten (FMS_ICU)

1. Invoering

   ICU-verworven zwakte (ICU-AW) is een belangrijke complicatie van kritieke ziekte. ICU-AW komt vaak voor bij patiënten met sepsis, systemische ontstekingsreactie en mechanisch beademde patiënten. Geschat wordt dat ongeveer 50% van de patiënten die herstellen van de primaire ziekte op de intensive care blijft met karakteristieke spierzwakte. Dit leidt tot een afhankelijkheid van mechanische ventilatie, waardoor dure ziekenhuisopnames op de intensive care worden verlengd. De resulterende myopathie veroorzaakt aanhoudende functionele beperkingen, waardoor patiënten lang na ontslag uit het ziekenhuis gevaar lopen.

   1.1 Pathofysiologische basis van de ontwikkeling van myopathie met ernstige ziekten De pathofysiologische mechanismen van ICU-AW zijn slecht begrepen, wat leidt tot het ontbreken van specifiek gerichte behandelingen voor de preventie ervan. Bij de meeste patiënten wordt skeletspieratrofie waargenomen, met name het verlies van fast-twitch spiervezels (type II) en verlaagde niveaus van myosine zware ketens (MyHC). Het verlies van MyHC is een gevolg van een verstoord evenwicht tussen de synthese en afbraak ervan. De belangrijkste bijdragen aan de ontwikkeling van ICU-AW omvatten systemische ontsteking, sepsis, immobilisatie, sedatie, hyperglykemie, blootstelling aan neuromusculair blokkerende middelen en corticosteroïden, resulterend in verminderde spiermassa en kracht. Het belangrijkste intracellulaire systeem voor eiwitafbraak in skeletspieren is het ubiquitine-proteasoomsysteem, dat ook de afbraak van MyHC reguleert.

   1.2 Fysiotherapie en transcutane elektrische spierstimulatie Therapeutische activiteiten op de intensive care beginnen vaak met passieve mobilisatie, vooral bij inactieve en bewusteloze patiënten. Bij de behandeling van ernstig zieke patiënten is het doel de sedatie te verminderen, passende analgesie te bieden, waardoor sneller ontwaken en samenwerken wordt bevorderd, en actieve beweging wordt aangemoedigd, zelfs bij patiënten die mechanische beademing krijgen.

   Voor spierversterking en het verminderen van atrofie wordt fysiotherapie vaak gecombineerd met perifere transcutane elektrische stimulatie van skeletspieren. Met elektrische stimulatie kan de spierkracht bij niet-ernstig zieke patiënten worden vergroot door gebruik te maken van stimulatieprotocollen die geen spiervermoeidheid veroorzaken.

   Elektrische stimulatie kan ook de spierfunctionaliteit veranderen door het aandeel snelle, glycolytische vezels (type II), die overheersen bij minder actieve personen met een overwegend sedentaire levensstijl, te verminderen ten gunste van meer op uithoudingsvermogen gerichte, langzaam samentrekkende spiervezels (type I). (snel-naar-langzaam-overgang). Deze veranderingen zijn in belangrijke mate afhankelijk van de geselecteerde stimulatieparameters, de stimulatieduur en de spierinnervatie. Op dezelfde manier onthulden twee opeenvolgende skeletspierbiopten, uitgevoerd tussen de 5e en 15e dag van de ziekenhuisopname, bij ernstig zieke patiënten een significante afname van het uithoudingsvermogen en de langzaam samentrekkende vezels.

   Elektrische stimulatie is een veelbelovende methode om myopathie bij kritieke ziekten te voorkomen, maar heeft bepaalde beperkingen. Studies hebben de werkzaamheid ervan bij ernstig zieke patiënten niet aangetoond wanneer er binnen de eerste zeven dagen van de behandeling mee wordt begonnen, en zijn niet effectief gebleken bij zeer acute aandoeningen. Elektrische stimulatie kan bij slechts 75-80% van de ernstig zieke patiënten intense en zichtbare spiersamentrekkingen veroorzaken, mogelijk als gevolg van weefseloedeem over de spieren dat als isolatie fungeert, aangezien de diepte van elektrische stimulatie beperkt is. Bovendien is elektrische stimulatie een pijnlijke methode en is pijnbeoordeling bij ernstig zieke patiënten een grotere uitdaging dan bij de algemene bevolking. Daarom is de selectie van parameters die worden gebruikt bij elektrische spierstimulatie bij ernstig zieke patiënten uiterst belangrijk.

   Om de effectiviteit van elektrische stimulatie nauwkeurig te beoordelen, wordt gebruik gemaakt van beoordeling van de spierdikte met behulp van echografie en beoordeling van de spierkracht met behulp van handmatige spiertesten. De meest gebruikelijke schaal die wordt gebruikt voor het beoordelen van de spierkracht is de schaal van de Medical Research Council (MRC), waarbij minder dan 48 punten op een maximum van 60 punten of een gemiddelde score van minder dan 4 ICU-AW definiëren. ICU-AW omvat zowel neuro- als myopathie bij ernstig zieke patiënten.

   Bifasische symmetrische elektrische stimulatie met een frequentie tussen 30-40 Hz, een pulsduur van 0,3 msec, met 6 sec aan en 6-12 sec uit, en een totale duur van 45-55 minuten is het meest effectief gebleken. Patiënten die naast de standaard revalidatiebehandeling elektrische stimulatie kregen, hadden volgens de MRC-schaal significant grotere spierkracht dan patiënten die geen elektrische stimulatie kregen. Bovendien observeerden we een significant kortere ontwenning na mechanische beademing bij patiënten die elektrische spierstimulatie ondergingen.

   1.3 Transcutane functionele spiermagneetstimulatie Transcutane functionele spiermagneetstimulatie (FMS) verschilt van elektrische stimulatie doordat er gebruik wordt gemaakt van een magnetische applicator in plaats van twee (of meer) elektroden voor spierweefselstimulatie en is aanzienlijk minder pijnlijk. Een elektrische spoel die in de applicator is geïnstalleerd, genereert een magnetisch veld dat zich in de ruimte voortplant. Het magnetische veld dringt ook door in het menselijk lichaam, waar het elektrische stromen induceert. Deze geïnduceerde stromen zijn elektrische stimuli die, net als elektrische stimulatie, een signaal kunstmatig langs een zenuwcel (neuron) voortplanten en daardoor spiercontractie veroorzaken. Ondanks hetzelfde triggermechanisme van het elektrische signaal in de zenuwcel, verschilt de methode van energielevering. FMS beperkt zich dus niet tot het uitsluitend inwerken op oppervlaktestructuren, wat een van de belangrijkste nadelen van elektrische stimulatie is, omdat het zelden structuren bereikt die dieper zijn dan 12 mm [38]. In tegenstelling tot elektrische stimulatie dringt FMS diep door in het lichaam zonder direct contact van de applicator met de huid, waardoor magnetische stimulatie zelfs door kleding, verband of op een gewonde of gevoelige huid kan worden uitgevoerd. Bovendien veroorzaakt het, in het voordeel van FMS, geen hoge concentratie elektrische stroom op het punt waar het via de huid het lichaam binnendringt, waardoor er geen pijn wordt veroorzaakt.

   FMS voorkomt inactivatieatrofie van skeletspieren, zoals aangetoond in het gemobiliseerde ledemaat van ratten. Transcutane FMS van de quadriceps via de femorale zenuw is een veilige en pijnloze methode, zelfs bij toepassing op mensen. Bij een stimulatiefrequentie van 30 Hz en een magnetisch veld van 1,6 T is hij in staat ongeveer 72 ± 5% van de maximale spontane contractiekracht van de quadriceps te genereren. Bij patiënten met COPD verhoogde quadriceps FMS de spontane contractiekracht met 17% vergeleken met de controlegroep en verbeterde de kwaliteit van leven. Patiënten met COPD verdragen quadriceps FMS goed, omdat het de oxidatieve stress in de spieren niet beïnvloedt, maar wel de omvang van langzame spiervezels vergroot.

   Op de intensive care-geneeskunde wordt magnetische stimulatie voornamelijk gebruikt voor diagnostische doeleinden bij het beoordelen van de diafragmafunctie, het beoordelen van de perifere spierkracht en transcraniële elektrische stimulatie als diagnostisch hulpmiddel en therapeutische stimulatie van hersencellen. Met de ontwikkeling van moderne transcutane magnetische stimulatoren ontstaat de mogelijkheid voor gebruik ervan op de intensive care-geneeskunde voor therapeutische doeleinden zoals het voorkomen van myopathie bij kritieke ziekten. Tot op heden is er geen onderzoek uitgevoerd naar het gebruik en de effectiviteit van magnetische stimulatie van perifere spieren bij ernstig zieke personen.

   1.4 Diagnose van ICU-AW Momenteel zijn er geen enkele gestandaardiseerde diagnostische criteria om de aanwezigheid van ICU-AW te bevestigen. Klinisch wordt de spierkracht beoordeeld bij licht verdoofde deelnemende patiënten. Om het vermoeden van ICU-AW te wekken, wordt de klinische beoordeling van de spierkracht gewoonlijk uitgevoerd met behulp van een aangepaste MRC-schaal. Dit omvat handmatige spiertesten, het beoordelen van schouderabductie, elleboogflexie en polsextensie voor de bovenste ledematen, en heupflexie, knie-extensie en enkeldorsiflexie voor de onderste ledematen. De maximale totaalscore van alle beoordelingen is 60. Een score van 48 of minder, of een gemiddelde score van minder dan 4, kan een klinisch vermoeden van ICU-AW en daarmee samenhangende complicaties doen ontstaan. Het bevestigen van het bestaan ​​van ICU-AW vereist vaak het gebruik van invasieve diagnostische technieken zoals elektromyografie, elektroneurografie en histomorfologische en moleculair biologische analyses van spier- en zenuwbiopsiemonsters. Deze technieken worden beschouwd als de gouden standaard voor diagnose. Spier- en zenuwbiopten kunnen structurele afwijkingen aan het licht brengen, hoewel deze procedures behoorlijk invasief zijn en niet altijd een definitieve diagnose voor ICU-AW opleveren; niettemin zijn ze cruciaal bij het identificeren van spieratrofie. Via spierbiopsie werd aangetoond dat patiënten met klinische en elektrofysiologische patronen van ICU-AW vaak myopathische veranderingen vertonen. Spierbiopten voor het aantonen van ICU-AW worden meestal genomen van de deltaspier of de laterale kop van de quadriceps femoris [23].

2. Doel van de studie

Het doel van het onderzoek is om het effect van FMS op de ontwikkeling van ICU-AW te onderzoeken. De belangrijkste doelstellingen van het voorgestelde onderzoek zijn:

1. Om de haalbaarheid van FMS bij ernstig zieke patiënten te evalueren.
2. Om de effectiviteit van FMS te beoordelen bij het voorkomen van atrofie en zwakte van skeletspieren bij ernstig zieke patiënten.