Kombinert terapeutisk luftblanding og elektrisk stimulering for å forbedre pusten og håndfunksjonen ved ryggmargsskade (AIHH+tSCS)

Målet med dette forslaget er å teste presisjonen og effektiviteten ved å kombinere bruk av AIHH-eksponering med tSCS for å gi førsteklasses respons på oppgavespesifikk trening i kronisk SCI, ved å forfølge følgende spesifikke mål:

Mål 1: Å teste hypotesen om at kombinasjon av enkeltøkt AHH med tSCS-parret respiratorisk styrketrening vil synergistisk indusere større respiratorisk motorytelse ved kronisk SCI enn noen behandling alene.

Begrunnelse. Respiratorisk faseavhengig aktivering av spinalkretser krever hjernestammen nevral drift. Derfor vil økning av synkende kjøring med AIHH samtidig senke aktiveringsterskel for spinal nevronal kretsløp med tSCS ha synergistisk effekt.

Mål 2: Å teste hypotesen om at kombinasjon av AHH i en enkelt økt med tSCS-parret styrketrening for øvre ekstremiteter vil synergistisk indusere større motorytelse i øvre ekstremiteter ved kronisk SCI, enn noen behandling alene.

Begrunnelse. Presisjonsfunksjon av øvre ekstremitet krever direkte corticospinal innervasjon og afferent tilbakemelding. Derfor vil økning av synkende kjøring med AIHH og senke aktiveringsterskel for afferenter med tSCS ha synergistisk effekt.

Mål 3: Å identifisere biomarkører assosiert med redusert respons på kombinatorisk AIHH med tSCS-parret funksjonell styrketrening i kronisk SCI.

Begrunnelse. Tilstedeværelse av enkeltnukleotidpolymorfisme (SNP) i gener involvert i nevroplastisitetsrelatert cellesignalering, vil undergrave behandlingsresponsen.

Eksperimentelle prosedyrer

Studien vil involvere totalt 5 besøk, som hver varer i ~3 timer. Første besøk vil være klinisk vurdering etterfulgt av 4 eksperimentell eksponering og testbesøk.

Kliniske vurderinger. I tillegg til de kliniske vurderingene som utføres under personlig screening, vil vurderinger bli utført for å karakterisere hver enkelts kliniske presentasjon og SCI, og for å bestemme initial status for å overvåke sikkerhet og respons på studieprosedyrer. Standardiserte kliniske tester vil bli brukt for å vurdere spastisitet, nevropatiske og kroniske smerter, vitale tegn og tilstedeværelse og alvorlighetsgrad av søvnforstyrrelser. Spesifikt vil de internasjonale standardene for nevrologisk klassifisering av ryggmargsskade bli brukt til å vurdere segmentell sensorisk og motorisk funksjon og bestemme skadekarakteristikker (Kirshblum et al., 2011). Spastisitet vil bli vurdert ved hjelp av Spinal Cord Assessment Tool for Spastic Reflexes (SCATS), et objektivt og pålitelig mål på kloniske, ekstensor- og flexorspasmer (Benz et al., 2005). Neuropathic Pain Questionnaire Short Form (Backonja & Krause, 2003) vil bli brukt til å vurdere nevropatisk smerte og Brief Pain Inventory, en validert selvrapportvurdering av smertens alvorlighetsgrad og dens innvirkning på funksjon, vil bli brukt til å vurdere og overvåke smerte ( Keller, 2004). Vitale tegn inkludert hjertefrekvens og blodtrykk vil bli vurdert, og baseline-mål vil bli brukt for å overvåke sikkerhet og evaluere responser på studieprosedyrer og for å vurdere unormale autonome responser som autonom dysrefleksi. Siden koffein og nikotin endrer kardiopulmonal funksjon og kan påvirke responser på studieintervensjoner, vil deltakerne bli bedt om å avstå fra inntak av koffeinholdige drikker og bruk av nikotin (f.eks. tobakksprodukter og elektroniske sigaretter) i minimum 2 timer før deltakelse i studien prosedyrer (Turnbull et al., 2017; Hernandez-Lopez et al., 2013; Navarrete-Opazo et al., 2017a). Deltakerne vil bli bedt om å selvrapportere koffein- og nikotinbruk som en del av overvåkingsprosedyrene (sammen med endringer i smerte, spastisitet, medisiner, etc.). Vi vurderte mer rigide begrensninger for bruken av disse stoffene og konkluderte med at rekruttering og oppbevaring ville bli negativt påvirket dersom deltakerne ble ekskludert eller forventet å avstå fra bruken av disse vanlige produktene. Deltakerne vil selv rapportere risikoen for søvnforstyrrelser i pusten (dvs. søvnapné) ved å bruke det validerte Berlin-spørreskjemaet (Chung et al., 2008). Søvnapné og søvnforstyrret pust er svært utbredt hos personer med kronisk SCI, noe som kan påvirke AIH-effekter (Sankari et al., 2014; Mateika og Syed, 2013; Vivodtzev et al., 2020). Som en merknad er det ikke praktisk å ekskludere de med søvnapné siden nyere estimater indikerer at nesten 80 % av de med cervical SCI og mer enn 50 % av de med thorax SCI opplever minst et visst nivå av søvnforstyrrelser pust (Sankari et al. ., 2014). Søvnapné ser faktisk ut til å øke effekten av AIH-terapi hos personer med SCI (Vivodtzev et al., 2020). Samlet sett vil disse kliniske vurderingene tillate oss å karakterisere studiedeltakere omfattende og beskrive trekk ved studiepopulasjonen vår. Detaljert klinisk karakterisering vil også gjøre oss i stand til å overvåke deltakerne nøye for sikkerhet og uønskede reaksjoner.

Etter fullføring av det innledende papirarbeidet og de kliniske vurderingene, vil deltakernes bioprøver (spytt og blod) bli samlet inn.

Passiv sikle spytt. Spyttprøven vil bli tatt én gang på dag 1 av den kombinatoriske behandlingsøkten. Deltakerne vil bli bedt om å kun drikke vann og skylle munnen med vann 10 minutter før oppsamling av spytt. Deltakerne vil deretter bli bedt om å samle spytt i munnen og sette 2 ml spytt i et sterilt DNAase/RNAase-fritt spyttoppsamlingsrør. Spyttet vil fryses og lagres ved -20 C, umiddelbart etter innsamling. Spyttprøver vil vise forsøkspersonens kodede ID, dato for prøvetaking og studiens IRB-nummer. Deretter vil prøven bli transportert til og lagret ved -80 C ved Jay Nair Research Laboratory, Jefferson Alumni Hall, hvor den vil bli analysert av studieetterforsker, Dr. Jay Nair. Spyttprøver vil bli tint og sentrifugert for analyse. Når studien er fullført, vil den gjenværende prøven bli ødelagt ved å helle 10 % blekemiddelløsning i prøven. Den blekede prøven helles ned i laboratorieavløpet og kastes.

Etter innsamling av biomarkørprøver og foreløpig sikkerhetstesting skissert ovenfor, vil vi fortsette med eksperimentelle prosedyrer ved forskningslaboratoriet Jefferson Rehabilitation Institute. I tilfeldig rekkefølge vil deltakeren enten motta AIIH/Sham-eksponering, en 20 minutters pause etterfulgt av tSCS parret med respiratorisk styrketrening (Studie 1) eller funksjonell trening i øvre ekstremiteter (Studie 2). Den gjenværende delen av studie 1/studie 2-eksperimentet vil bli utført etter en utvaskingsperiode på minimum 1 uke.

På samme måte vil deltakeren motta enten AIIH/Sham-eksponering, en 20-minutters pause etterfulgt av tSCS parret med funksjonell trening i øvre ekstremiteter (Studie 2). Den gjenværende delen av studie 2-eksperimentet vil bli utført etter en utvaskingsperiode på minst 1 uke.

Nevrofysiologi

Studie 1 Overflateelektromyografi (EMG). Costal diafragma, ekstern interkostal, sternocleidomastoideus muskelaktivitet vil bli registrert under rolig pust og maksimal inspiratorisk innsats ved bruk av en overflateelektrode plassert i det 7. eller 8. interkostale rommet på midtklavikulærlinjen. Signaler vil bli forsterket (x 200) og båndpassfiltrert (0,1-3 kHz; Model 78D, Grass Instruments; Oakville, ON, Canada), samplet ved 10 kHz (PowerLab 16SP, AD Instruments; Colorado Springs, CO, USA) , og overvåket online ved hjelp av LabChart-programvare (AD Instruments; Colorado Springs, CO, USA) [9] [10].

Studie 2 Surface EMG: First dorsal interosseous EMG (FDI): for å registrere elektrisk aktivitet fra muskelen i øvre ekstremitet, vil selvklebende overflateelektroder plasseres på den dominerende siden FDI festet til huden i en muskelsene med en elektrode plassert over magen på muskelen (~3 cm fra hverandre). Elektrodene og forsterkerne som brukes vil være de samme som ovenfor.

Jordelektroden plasseres på akromion-prosessen til skulderbladet eller den fremre øvre iliacale ryggraden i bekkenet. Huden rengjøres før elektrodeplassering med ledende gel for å minimere elektrisk impedans. Dette kan inkludere barbering av hudområdet der elektrodene skal plasseres.

Transkraniell magnetisk stimulering

Studie 1: Membranmotoriske fremkalte potensialer: Forsøkspersonene vil sitte komfortabelt, fullt støttet med nakken litt bøyd. Transkraniell magnetisk stimulering utføres i henhold til teknikken beskrevet av [11]. Hodet av skallen identifiseres ved skjæringspunktet mellom nasjon til inion og tragus til tragus. Regionen av cortex som er ansvarlig for diafragmamotorisk aktivering er lokalisert omtrent 3 cm lateralt og 2 cm foran toppunktet. Enkeltpulsstimuli (1 Hz) leveres ved hjelp av en håndholdt 70 mm åttetalsspole drevet av en magnetisk stimulator. Spolen holdes over venstre hjernehalvdel med strøm som flyter i anteroposterior retning. Spolen flyttes deretter litt fra det forhåndsbestemte stedet og roteres i 45° avdrag til den største MEP er observert. Denne plasseringen er markert på en tettsittende badehette plassert over motivets hode for å sikre nøyaktig spoleposisjonering ved fremtidige stimuleringer.

Studie 2: FDI-motoriske fremkalte potensialer: Forsøkspersonene vil sitte komfortabelt for stimulering. Den optimale posisjonen for å fremkalle en motorisk fremkalt potens i FDI-muskelen (hot spot) bestemmes ved å flytte spolen, med håndtaket pekende bakover og 45° bort fra midtlinjen, i små trinn langs håndrepresentasjonen av den primære motoriske cortex. Enkeltpulsstimuli (1 Hz) leveres ved hjelp av en håndholdt 70 mm åttetalsspole drevet av en magnetisk stimulator. Spolen holdes over den dominerende sidehalvdelen av hjernen med strøm som flyter i anteroposterior retning. Hot spot er definert som regionen der den største MEP i FDI kunne fremkalles med minimum intensitet (Rothwell et al., 1999). Denne plasseringen er markert på en tettsittende badehette plassert over motivets hode for å sikre nøyaktig spoleposisjonering ved fremtidige stimuleringer.

Cervikal magnetisk stimulering.

For studie 1 og 2 er stedet for CMS-stimulering den samme. Dette vil bli gjort i henhold til teknikken beskrevet av [12]. Enkeltpuls (1 Hz) stimuli vil bli levert ved hjelp av en 90 mm håndholdt sirkulær spole plassert over cervikal ryggraden (C3-C7). Rekrutteringskurver plottes ved gradvis å øke stimulansintensiteten fra 40 til 100 % av den maksimale stimulatoreffekten i trinn på 5 %. Omtrent 3-10 stimuleringer vil bli utført ved hver intensitet atskilt med 10-30 sekunder. Hvis forsøkspersonen ønsker å ta en lengre pause mellom stimuleringene, kan de gjøre det til de er klare til å fortsette. Enkeltpulsstimulering (1 Hz) er veldig trygg selv ved de høyeste stimulatorutgangene [13]. Hvis forsøkspersonen ønsker å ta en lengre pause mellom stimuleringene, kan de gjøre det til de er klare til å fortsette. Som med alle prosedyrer, vil deltakerne bli nøye overvåket for eventuelle ubehag. Rekrutteringskurver for CMS vil bli plottet, men starter ved 60 % stimuleringsintensitet. Under disse stimuleringsprosedyrene vil vi overvåke forsøkspersonen nøye for ubehag, og de oppfordres til å informere eksperimentatoren hvis de ønsker å ta en pause og ta en pause, eller hvis de ikke lenger ønsker at stimulering skal skje.

Ventilasjon (studie 1 og 2)

Etter at vi har utført baseline-stimuleringene (CMS og TMS), vil vi registrere pustefrekvens, tidalvolum, minuttventilasjon og inspirerte/utløpte gasskonsentrasjoner under normal hvilepust i en periode på 5-10 minutter. Disse tiltakene vil fortsette gjennom AIHH/Sham-eksponering og i opptil 1 time etter.

Funksjonelle vurderinger

Respirasjonsvurderinger (studie 1)

Etter studieregistrering vil baseline respirasjonsfunksjon bli vurdert på to tidspunkter før intervensjonen: 1) under deltakerscreening og 2) på dag 1 (pre-test) av hver intervensjon (AIHH/Sham + tSCS paret respiratorisk styrketrening) . Denne tilnærmingen vil sikre en gyldig innledende vurdering og minimere påvirkningen av motorisk læring på utfall (Larson et al., 1993). Påfølgende (post) tester av respirasjonsfunksjonen vil bli utført på dag 1, 3 og 7 etter intervensjon. For hver intervensjon vil vi beregne den initiale effekten, målt som endringen i funksjon fra pre-test til post-test. Tidsplanen etter testing sikrer at vi er i stand til å kvantifisere vedvarende endringer etter hver intervensjon (eller falsk) protokoll. Respirasjonstester vil bli utført i randomisert rekkefølge og minimum 3 forsøk av hver test vil bli utført med hvileintervaller mellom forsøkene. Tester vil bli utført på omtrent samme tid på dagen og i en konsistent, sittende stilling (Terson de Paleville et al., 2014). All testing vil bli utført i henhold til testretningslinjene fra American Thoracic Society (ATS, 2002) og verdiene vil bli justert for individer med SCI (Kelley et al., 2003). Vårt forskerteam har ekspertise på klinisk respirasjonstesting og dette er rutinemålinger ved Brooks Rehabilitation.

Maksimalt inspirasjons- og ekspirasjonstrykk er de primære studieresultatene. Generering av inspiratorisk trykk er en indikasjon på inspiratorisk styrke og er assosiert med lungehelse og infeksjonsrisiko (Raab et al., 2016; Postma et al., 2013; Stolzmann et al., 2008). Generering av ekspiratorisk trykk reflekterer ekspiratorisk respirasjonsstyrke og er assosiert med luftveisklaring og hoste (Park et al., 2010). Generering av inspiratorisk og ekspiratorisk trykk forbedres etter uker med respiratorisk styrketrening og etter éndagsøkter med AIH (Roth et al., 2010; Mueller et al., 2012; Ahmed et al., 2017; Sutor et al., 2021). Målinger vil bli oppnådd ved å bruke et munnstykke festet til pneumotachen (Hans Rudolph, Shawnee, KS, USA) for å måle indekser for ventilasjon og bruk av neseklips. For å oppnå maksimalt inspirasjonstrykk, vil deltakerne puste ut til gjenværende volum og forsøke en maksimal inspirasjon i minst 2 sekunder med okkludert inspirert linje. Maksimalt ekspirasjonstrykk vil bli målt med tvungen ekspirasjon mot okkludert ekspirert linje etter at deltakeren inhalerer til nesten total lungekapasitet (ATS, 2002).

Tvunget vitalkapasitet er volumet av luft som fortrenges under en tvungen ekspirasjon til restvolum, etter full inspirasjon til total lungekapasitet. Forsert vitalkapasitet vil bli målt ved hjelp av et munnstykke festet til pneumotachen (Hans Rudolph, Shawnee, KS, USA) og bruk av neseklips. Signalet vil bli tatt opp med Powerlab (AD Instruments; Colorado Springs, CO, USA). Minst tre akseptable strømningsvolumkurver vil bli registrert. Nedsatt lungefunksjon er assosiert med høyere risiko for luftveissykdommer og høyere dødelighet (Postma et al., 2009; Stolzmann et al., 2010).

Luftveisokklusjonstrykk (P0.1) er trykket som genereres ved munnen i løpet av det første 0,1 sekundet av inspirasjon, når luftveien uventet blir tilstoppet ved slutten av en ekspirasjon. Genereringen av undertrykk på 0,1 sekunder reflekterer respiratorisk motordrift uten tid for modifikasjon av sensoriske systemer (lungestrekk, visuell, etc.). I hovedsak reflekterer P0.1 den spontane (automatiske) funksjonelle aktiviteten til inspirasjonsmuskler i hvile. Munnokklusjonstrykk på dette tidspunktet blir ofte sett på som en indeks for inspiratorisk nevromuskulær drift (Whitelaw og Derenne, 1993). Dette tiltaket vil bli oppnådd mens deltakerne puster gjennom et munnstykke koblet til en 2-veis ventil i en lukket krets. Inspirasjonsventilen vil bli tilstoppet uten deltakerbevissthet under ekspirasjon og opprettholdes til den påfølgende inspirasjonsforsøket. Generering av negativt trykk vil bli registrert ved hjelp av en trykktransduser koblet til den oppvarmede pneumotachen (Hans Rudolph, Shawnee, KS, USA); minimum 6-7 opptak vil bli oppnådd og gjennomsnittet.

Funksjonsvurdering av øvre ekstremiteter (studie 2)[JN1]

Vi vil bruke Box and Blocks og Grip Release Test for å vurdere håndens funksjon. For funksjonell oppgavepraksis vil vi bruke Edee Field-Fote-protokollen.

Eksperimentell intervensjon

Akutt intermitterende hyperkapnisk hypoksi/shameksponering for studie 1 og 2

Etter at baseline-registreringer er gjort (magnetisk stimulering og hvileventilasjon for studie 1 og funksjonstesting av øvre ekstremiteter for studie 2), vil forsøkspersonen bli posisjonert for levering av AIHH/Sham i begge studiene. Motivet vil sitte komfortabelt med ryggen og hodet støttet. Den eksperimentelle luften leveres gjennom en ansiktsmaske festet til en reservoarpose med de forhåndsbestemte fraksjonene av innåndet oksygen og karbondioksid. For akutt intermitterende hypoksi med hyperkapni (målfraksjon av inspirert oksygen [FIO2] = 0,09; målfraksjon av inspirert karbondioksid [FICO2] = 0,04). Totalt 15 hypoksiske og hyperkapniske episoder vil bli levert, hver med en varighet på 60 sekunder og atskilt med 90 sekunder med pusteluft. For eksponering for sham-luft vil deltakeren puste romluft i samme tidsperiode. Forsøkspersonene vil bli spurt om de føler seg bra med noen få minutters mellomrom under protokollen, og kardiovaskulære vitale tegn (hjertefrekvens, blodtrykk og oksygenmetning) vil bli overvåket hele veien. Ventilasjonsparametere skissert ovenfor vil også bli overvåket.

Kardiovaskulær overvåking for både studie 1 og 2

Oksyhemoglobinmetning (SpO2) måles kontinuerlig under AIH ved bruk av ikke-invasiv fingerpulsoksymetri. Hjertefrekvens (HR) og blodtrykk (BP) overvåkes under baseline tidevannspusting og en gang hvert 2.-3. trinn inn i AIH-studien ved hjelp av et automatisert blodtrykksmåler. Hvis SpO2 faller under 80 % under en hypoksisk dose, vil den inspirerte O2 økes til SpO2-nivåene er ≥80 %. Det forventes ikke at HR eller BP vil stige for mye (HR < 100 bpm; BP < 160/100) under AIH. Tidligere studier med bruk av AIH har ikke rapportert noen negative reaksjoner på AIH, og at de fleste deltakerne ikke kan skille mellom å puste de korte anfallene med lavere oksygen og romluft [14, 15]. Først når vitale tegn har normalisert seg etter AIH-protokollen, vil vi fortsette eksperimentet.

tSCS-parret Respiratorisk styrketrening (studie 1)

tSCS-parret respiratorisk styrketrening for studie 1 vil bli utført 20 minutter etter AIHH- eller Sham-behandlingen. En lukket sløyfe stimuleringsparameter vil bli brukt for å pare med respiratorisk styrketrening. I en lukket sløyfe-stimulering oppdateres parametrene kontinuerlig i sanntid, basert på den eksakte bevegelsestilstanden til personen i det øyeblikket. Stimuleringen vil bli brukt samtidig med respiratorisk styrketrening veiledet av et team av utdannede ergo- og fysioterapeuter. Respiratorisk styrketrening vil bli utført ved bruk av en standard, fjærbelastet terskelenhet (Respironics Inc, Murrysville, PA, USA). Fjæren kan justeres for å endre trykket som kreves for å åpne ventilen, og enheten er reversibel for bruk med både inspiratorisk og ekspiratorisk trening. Den håndholdte enheten er lett tilgjengelig og brukes ofte i klinisk praksis. Deltakerne vil fullføre 1 oppvarmingssett ved en trykkterskel på omtrent 40 % av resultatene før test (oppnådd samme dag) for maksimal generering av inspiratorisk og ekspiratorisk trykk. Etter oppvarming vil deltakerne trene ved trykkterskel omtrent 70 % av pre-testresultatene og vil inkludere tre sett med 6-12 repetisjoner for både inspiratorisk og ekspiratorisk styrketrening. Et treningspust vil bestå av en ~1-2 sekunders vedvarende anstrengelse gjennom enheten, atskilt av 5-10 sekunders rolig pust. Dette formatet for AIH etterfulgt av oppgavespesifikk opplæring har blitt brukt med suksess i tidligere studier (Hayes et al., 2014; Ahmed et al., 2017), og gir tilstrekkelig tid til å øke BDNF etter AIH eller AIHH, og dermed øke effekten av oppgavespesifikk opplæring (Baker-Herman et al., 2004; Lovett-Barr et al., 2012; Welch et al., 2020).

tSCS-parret funksjonell trening for øvre lemmer (studie 2)

tSCS-parret funksjonell trening for øvre lemmer for studie 2 vil bli utført 20 minutter etter AIHH- eller Sham-behandlingen. En lukket sløyfe-stimuleringsparameter vil bli brukt for å pare med funksjonell trening av øvre lemmer. I en lukket sløyfe-stimulering oppdateres parametrene kontinuerlig i sanntid, basert på den eksakte bevegelsestilstanden til personen i det øyeblikket. Stimuleringen vil bli brukt samtidig med funksjonell trening av øvre lemmer, veiledet av et team av utdannede ergo- og fysioterapeuter. tSCS-parrede funksjonelle treningsøkter for øvre lemmer vil vare ~1 time. Trening kan omfatte øvre ekstremitetstrening av store og små bevegelser, spill og manipulering av store og små objekter. FTP for øvre ekstremiteter kan inkludere repetisjoner av strekk-, gripe- og manipulasjonshandlinger.

Utvaskingsperiode. En utvaskingsperiode på 1 uke vil forekomme mellom hver enkelt øktintervensjon for å minimere overføringseffekter. Varigheten av denne utvaskingsperioden er basert på menneskelige data som tyder på at effekten av en AIH-studie med en enkelt økt ikke lenger kunne oppdages en uke senere (Sutor et al., 2021). Utvaskingens varighet ble balansert mot erfaringer med faktorer som påvirker deltakerbevaring, som deltakerengasjement, planleggingsvansker som øker med lengre tidsforsinkelser og partnerskap mellom forsker-deltaker og kliniker. Basert på behovet for å balansere disse motstridende hensyn, søkte vi en balanse mellom lengre utvaskinger som gjør at plastisiteten kan avta, samtidig som risikoen for å miste deltakere og forstyrre cross-over-designen minimeres.

Studie 1 og 2 etter testing

Ventilasjon vil fortsette å bli registrert i 1 time etter eksponering for AHH for både studie 1 og 2 for å overvåke sikkerheten.

Poste nevrofysiologisk vurdering: Omtrent 30 minutter etter AIH/Sham-eksponeringen og tSCS-parret pustetrening for studie 1, og øvre ekstremitetstrening for studie 2, vil vi utføre en ny runde stimulering. Prosedyrene skissert ovenfor for CMS og TMS vil bli fulgt for ettertesting på diafragmamuskel (studie 1) og FDS-muskel (studie2). Dette inkluderer å produsere rekrutteringskurver der intensiteten av stimulansen økes gradvis fra 40-100 % for CMS og 60-100 % for TMS i trinn på 5 %. Omtrent 3-10 stimuleringer vil bli utført ved hver intensitet atskilt med 10-30 sekunder. Forsøkspersoner kan ta en lengre pause når som helst under testingen hvis de opplever ubehag.

Etter funksjonsvurdering: Kort tid etter nevrofysiologitesten vil deltakeren gjennomgå funksjonelle tester som beskrevet ovenfor. For studie 1 vil respiratorisk funksjonsvurdering og for studie 2 funksjonstesting av øvre ekstremiteter bli utført.

c. Dataanalyse: Oppgi metodene som studiemålene/målene vil bli vurdert eller målt med, dvs. statistisk analyseplan, kvalitative forskningsmetoder som prosedyrer for å utføre temaanalyse og forbedre validitet, programevalueringsmetoder og analyseplan, eller analyse av blandede metoder plan. For en kvantitativ studie, inkluder hvilke statistiske verktøy som skal brukes og hvordan studien er drevet, hvis det er aktuelt. Pilotstudier krever ikke en statistisk plan, men må skissere hvordan resultatene vil bli brukt til å drive fremtidige studier.

For å teste spesifikt mål 1, det vil si "å kombinere enkeltøkt AHH med tSCS-parret respiratorisk styrketrening vil synergistisk indusere større respiratorisk motoreffekt ved kronisk SCI, enn noen behandling alene"; vi vil kvantifisere og sammenligne % endring fra baseline i kardio-respiratoriske utfallsmål. Fremkalte diafragmatiske potensialer vil bli analysert for latens (forskjell i tid mellom stimulusartefakt og fremkalt responsutbrudd), varighet (forskjell i tid mellom fremkalt responsstart og offset), amplitude (forskjell mellom positive og negative topper) og areal (totalt areal på rettet EMG). Sentral motorisk ledningstid beregnes som forskjellen mellom latens av TMS og CMS fremkalte potensialer. Vi vil sammenligne behandlingsforskjellen i respiratoriske, kardiorespiratoriske parametere mellom AIHH vs Sham-eksponeringsparet kombinatorisk behandling.

For å teste hypotese 2, at "kombinasjon av enkeltøkt AHH med tSCS-parret styrketrening for øvre ekstremiteter vil synergistisk indusere større motorytelse i øvre ekstremiteter ved kronisk SCI, enn noen behandling alene"; vi vil kvantifisere og sammenligne % endring fra baseline i øvre ekstremitets nevrofysiologi og funksjonelle utfallsmål. % endring fra baseline for første dorsale interosseøse fingerpotensiale vil bli analysert for latens (forskjell i tid mellom stimulusartefakt og fremkalt responsutbrudd), varighet (forskjell i tid mellom fremkalt responsstart og offset), amplitude (forskjell mellom positive og negative topper) , og areal (totalt areal av rettet EMG). Sentral motorisk ledningstid beregnes som forskjellen mellom latens av TMS og CMS fremkalte potensialer. Det vil også bli utført en kvantifisering av deltakerens overekstremitetsfunksjon med et batteri av standardiserte funksjonstester.

For å teste hypotese 3, at "tilstedeværelse av subklinisk betennelse og/eller dysfunksjonell enkeltnukleotidpolymorfisme i gener som regulerer nevroplastisitet, vil redusere motorisk respons på behandling"; vi vil klassifisere deltakerne basert på tilstedeværelsen av subklinisk betennelse og/eller dysfunksjonell enkeltnukleotidpolymorfisme i gener knyttet til nevroplastisitet.

Effektberegning: Vår kraftberegning er basert på tidligere data om bruk av AIHH hos friske mennesker og forskjeller i membranmotorens fremkalte potensialer med hensyn til sham-luft. Forutsatt en type I feilrate på 0,05, en behandlingsforskjell på 30 %, og det tilsvarende standardavviket på 41, har vi 80 % kraft til å oppdage behandlingsforbedringen av AIHH i forhold til falsk eksponering gitt en prøvestørrelse på 29. Gitt at i denne studien en kombinatorisk behandlingstilnærming og ingen foreløpige data er tilgjengelig for kraftestimering, antar vi at en prøvestørrelse på 29 deltakere med kronisk SCI vil være tilstrekkelig drevet for eksperimentet [JN1]Hva som brukes i studien for funksjonell evaluering kan også brukes her.

Dataanalyse

Gi statistisk design kun for primært endepunkt. Vennligst angi hvordan studien er drevet og hvilke statistiske verktøy som vil bli brukt:

Merk: Ikke klipp og lim inn hele den statistiske delen fra sponsorprotokollen. Pilotstudier krever ikke en statistisk plan, men må skissere hvordan resultatene vil bli brukt til å drive fremtidige studier.) For å teste spesifikt mål 1, det vil si "å kombinere enkeltøkt AHH med tSCS-parret respiratorisk styrketrening vil synergistisk indusere større respiratorisk motoreffekt ved kronisk SCI, enn noen behandling alene"; vi vil kvantifisere og sammenligne % endring fra baseline i kardio-respiratoriske utfallsmål. Fremkalte diafragmatiske potensialer vil bli analysert for latens (forskjell i tid mellom stimulusartefakt og fremkalt responsutbrudd), varighet (forskjell i tid mellom fremkalt responsstart og offset), amplitude (forskjell mellom positive og negative topper) og areal (totalt areal på rettet EMG). Sentral motorisk ledningstid beregnes som forskjellen mellom latens av TMS og CMS fremkalte potensialer. Vi vil sammenligne behandlingsforskjellen i respiratoriske, kardiorespiratoriske parametere mellom AIHH vs Sham-eksponeringsparet kombinatorisk behandling.

For å teste hypotese 2, at "kombinasjon av enkeltøkt AHH med tSCS-parret styrketrening for øvre ekstremiteter vil synergistisk indusere større motorytelse i øvre ekstremiteter ved kronisk SCI, enn noen behandling alene"; vi vil kvantifisere og sammenligne % endring fra baseline i øvre ekstremitets nevrofysiologi og funksjonelle utfallsmål. % endring fra baseline for første dorsale interosseøse fingerpotensiale vil bli analysert for latens (forskjell i tid mellom stimulusartefakt og fremkalt responsutbrudd), varighet (forskjell i tid mellom fremkalt responsstart og offset), amplitude (forskjell mellom positive og negative topper) , og areal (totalt areal av rettet EMG). Sentral motorisk ledningstid beregnes som forskjellen mellom latens av TMS og CMS fremkalte potensialer. Det vil også bli utført en kvantifisering av deltakerens overekstremitetsfunksjon med et batteri av standardiserte funksjonstester.

For å teste hypotese 3, at "tilstedeværelse av subklinisk betennelse og/eller dysfunksjonell enkeltnukleotidpolymorfisme i gener som regulerer nevroplastisitet, vil redusere motorisk respons på behandling"; vi vil klassifisere deltakerne basert på tilstedeværelsen av subklinisk betennelse og/eller dysfunksjonell enkeltnukleotidpolymorfisme i gener knyttet til nevroplastisitet.

Effektberegning: Vår kraftberegning er basert på tidligere data om bruk av AIHH hos friske mennesker og forskjeller i membranmotorens fremkalte potensialer med hensyn til sham-luft. Forutsatt en type I feilrate på 0,05, en behandlingsforskjell på 30 %, og det tilsvarende standardavviket på 41, har vi 80 % kraft til å oppdage behandlingsforbedringen av AIHH i forhold til falsk eksponering gitt en prøvestørrelse på 29. Gitt at i denne studien en kombinatorisk behandlingstilnærming og ingen foreløpige data er tilgjengelige for kraftestimering, antar vi at en prøvestørrelse på 29 deltakere med kronisk SCI vil være tilstrekkelig drevet for eksperimentet.