Transkutan funksjonell magnetisk muskelstimulering hos kritisk syke (FMS_ICU)

1. Introduksjon

   ICU-ervervet svakhet (ICU-AW) er en betydelig komplikasjon ved kritisk sykdom. ICU-AW er vanlig hos pasienter med sepsis, systemisk inflammatorisk respons og mekanisk ventilert. Det anslås at rundt 50 % av pasientene som blir friske etter den primære sykdommen forblir på intensivavdelingen med karakteristisk muskelsvakhet. Dette fører til avhengighet av mekanisk ventilasjon, og forlenger kostbar intensivinnleggelse. Den resulterende myopatien forårsaker vedvarende funksjonsnedsettelse, og setter pasienter i fare lenge etter utskrivning fra sykehus.

   1.1 Patofysiologisk grunnlag for utvikling av kritisk sykdom myopati De patofysiologiske mekanismene til ICU-AW er dårlig forstått, noe som fører til fravær av spesifikt målrettede behandlinger for forebygging. Hos de fleste pasienter observeres skjelettmuskelatrofi, spesielt tap av raske muskelfibre (type II) og reduserte nivåer av tunge myosinkjeder (MyHC). Tapet av MyHC er en konsekvens av forstyrret balanse mellom syntesen og nedbrytningen. De viktigste bidragsyterne til utviklingen av ICU-AW inkluderer systemisk betennelse, sepsis, immobilisering, sedasjon, hyperglykemi, eksponering for nevromuskulære blokkeringsmidler og kortikosteroider, noe som resulterer i redusert muskelmasse og styrke. Det viktigste intracellulære systemet for proteinnedbrytning i skjelettmuskulaturen er ubiquitin-proteasomsystemet, som også regulerer MyHC-nedbrytningen.

   1.2 Fysioterapi og transkutan elektrisk muskelstimulering Terapeutisk aktivitet på intensivavdelingen begynner ofte med passiv mobilisering, spesielt hos inaktive og bevisstløse pasienter. I behandlingen av kritisk syke pasienter er rettet mot å redusere sedasjon, gi passende analgesi, og dermed fremme raskere oppvåkning og samarbeid, og oppmuntre til aktiv bevegelse selv hos pasienter på mekanisk ventilasjon.

   For muskelstyrking og reduksjon av atrofi kombineres fysioterapi ofte med perifer transkutan elektrisk stimulering av skjelettmuskulatur. Med elektrisk stimulering kan muskelstyrken økes hos ikke-kritisk syke pasienter ved å bruke stimuleringsprotokoller som ikke induserer muskeltretthet.

   Elektrisk stimulering kan også endre muskelfunksjonalitet ved å redusere andelen raske, glykolytiske fibre (type II), som er dominerende hos mindre aktive individer med overveiende stillesittende livsstil, til fordel for mer utholdenhetsorienterte, sakte sammentrekkende muskelfibre (type I) (rask til sakte overgang). Disse endringene avhenger betydelig av de valgte stimuleringsparametrene, stimuleringens varighet og muskelinnervasjon. Tilsvarende, hos kritisk syke pasienter, avslørte to påfølgende skjelettmuskelbiopsier utført mellom den 5. og 15. dagen av sykehusinnleggelsen en signifikant reduksjon i utholdenhet, sakte sammentrekkende fibre.

   Elektrisk stimulering er en lovende metode for å forebygge myopati ved kritisk sykdom, men den har visse begrensninger. Studier har ikke vist effektiviteten hos kritisk syke pasienter når de ble startet i løpet av de første syv dagene av behandlingen og har ikke vært effektive under svært akutte tilstander. Elektrisk stimulering kan indusere intense og synlige muskelsammentrekninger hos kun 75-80 % av kritisk syke pasienter, muligens på grunn av vevsødem over musklene som fungerer som isolasjon, da dybden av elektrisk stimulering er begrenset. Videre er elektrisk stimulering en smertefull metode, og smertevurdering er mer utfordrende hos kritisk syke pasienter sammenlignet med befolkningen generelt. Derfor er utvalget av parametere som brukes i muskelelektrisk stimulering hos kritisk syke pasienter ekstremt viktig.

   For å nøyaktig vurdere effektiviteten av elektrisk stimulering, benyttes muskeltykkelsesvurdering ved hjelp av ultralyd og muskelstyrkevurdering ved hjelp av manuell muskeltesting. Den vanligste skalaen som brukes for vurdering av muskelstyrke er skalaen Medical Research Council (MRC), der mindre enn 48 poeng av maksimalt 60 poeng eller en gjennomsnittlig poengsum på mindre enn 4 definerer ICU-AW. ICU-AW omfatter både nevro- og myopati hos kritisk syke pasienter.

   Bifasisk symmetrisk elektrisk stimulering med en frekvens mellom 30-40 Hz, pulsvarighet på 0,3 msek, med 6 sek på og 6-12 sek av, og en total varighet på 45-55 minutter har vist seg å være det mest effektive. Pasienter som fikk elektrisk stimulering i tillegg til standard rehabiliteringsbehandling hadde signifikant større muskelstyrke i henhold til MRC-skalaen sammenlignet med pasienter som ikke fikk elektrisk stimulering. Dessuten observerte vi signifikant kortere avvenning fra mekanisk ventilasjon hos pasienter som gjennomgikk elektrisk muskelstimulering.

   1.3 Transkutan funksjonell muskelmagnetisk stimulering Transkutan funksjonell muskelmagnetisk stimulering (FMS) skiller seg fra elektrisk stimulering ved at den bruker en magnetisk applikator i stedet for to (eller flere) elektroder for muskelvevsstimulering og er betydelig mindre smertefull. En elektrisk spole installert i applikatoren genererer et magnetfelt som forplanter seg ut i rommet. Magnetfeltet trenger også gjennom menneskekroppen, hvor det induserer elektriske strømmer. Disse induserte strømmene er elektriske stimuli som, omtrent som elektrisk stimulering, kunstig forplanter et signal langs en nervecelle (nevron) og derved forårsaker muskelkontraksjon. Til tross for den samme utløsende mekanismen til det elektriske signalet i nervecellen, er metoden for energilevering forskjellig. Dermed er FMS ikke begrenset til kun å virke på overflatestrukturer, som er en av hovedulempene med elektrisk stimulering, da den sjelden når strukturer dypere enn 12 mm [38]. I motsetning til elektrisk stimulering trenger FMS dypt inn i kroppen uten direkte kontakt av applikatoren med huden, noe som gjør at magnetisk stimulering kan utføres selv gjennom klær, bandasjer eller på skadet eller sensitiv hud. I tillegg, til fordel for FMS, forårsaker det ikke en høy konsentrasjon av elektrisk strøm ved punktet der den kommer inn i kroppen gjennom huden, og forårsaker derfor ingen smerte.

   FMS forhindrer inaktiveringsatrofi av skjelettmuskulatur, som vist i det mobiliserte lem av rotter. Transkutan FMS i quadriceps via femoralnerven er en trygg og smertefri metode selv når den brukes på mennesker. Ved en stimuleringsfrekvens på 30Hz og et magnetfelt på 1,6 T er den i stand til å generere omtrent 72±5 % av den maksimale spontane sammentrekningskraften til quadriceps. Hos pasienter med KOLS økte quadriceps FMS den spontane sammentrekningskraften med 17 % sammenlignet med kontrollgruppen og forbedret livskvaliteten. Pasienter med KOLS tolererer quadriceps FMS godt, da det ikke påvirker oksidativt stress i musklene, men øker størrelsen på muskelfibre med langsomme rykninger.

   I intensivmedisin har magnetisk stimulering først og fremst blitt brukt til diagnostiske formål ved vurdering av diafragmafunksjon, vurdering av perifer muskelstyrke og transkraniell elektrisk stimulering som et diagnostisk verktøy og terapeutisk stimulering av hjerneceller. Med utviklingen av moderne transkutane magnetiske stimulatorer, oppstår muligheten for deres bruk i intensivmedisin for terapeutiske formål som forebygging av kritisk sykdom myopati. Til dags dato er det ikke utført forskning på bruk og effektivitet av magnetisk stimulering av perifere muskler hos kritisk syke individer.

   1.4 Diagnose av ICU-AW Foreløpig er det ingen standardiserte diagnostiske kriterier for å bekrefte tilstedeværelsen av ICU-AW. Klinisk vurderes muskelstyrke hos lett beroligde deltakende pasienter. For å vekke mistanke om ICU-AW, utføres klinisk vurdering av muskelstyrke vanligvis ved å bruke en modifisert MRC-skala. Dette innebærer manuell muskeltesting, vurdering av skulderabduksjon, albuefleksjon og håndleddsforlengelse for øvre lemmer, og hoftefleksjon, kneforlengelse og ankeldorsalfleksjon for underekstremiteter. Maksimal totalpoengsum for alle vurderinger er 60. En poengsum på 48 eller mindre, eller en gjennomsnittlig poengsum på mindre enn 4, kan øke klinisk mistanke om ICU-AW og tilhørende komplikasjoner. Å bekrefte eksistensen av ICU-AW krever ofte bruk av invasive diagnostiske teknikker som elektromyografi, elektroneurografi og histomorfologiske og molekylærbiologiske analyser av muskel- og nervebiopsiprøver. Disse teknikkene regnes som gullstandarden for diagnose. Muskel- og nervebiopsier kan avsløre strukturelle anomalier, selv om disse prosedyrene er ganske invasive og ikke alltid gir en definitiv diagnose for ICU-AW; likevel er de avgjørende for å identifisere muskelatrofi. Det ble demonstrert gjennom muskelbiopsi at pasienter med kliniske og elektrofysiologiske mønstre av ICU-AW ofte viser myopatiske forandringer. Muskelbiopsier for å demonstrere ICU-AW er oftest tatt fra deltamuskelen eller det laterale hodet av quadriceps femoris-muskelen [23].

2. Hensikten med studien

Formålet med studien er å undersøke effekten av FMS på utviklingen av ICU-AW. Hovedmålene for den foreslåtte forskningen er:

1. Å evaluere gjennomførbarheten av FMS hos kritisk syke pasienter.
2. Å vurdere effektiviteten av FMS for å forhindre atrofi og svakhet i skjelettmuskulaturen hos kritisk syke pasienter.