Porównanie powtarzalnej stymulacji magnetycznej i ćwiczeń mięśnia czworogłowego uda w POChP

Odnotowano duże zainteresowanie znalezieniem metod poprawy funkcji mięśnia czworogłowego w POChP, ponieważ dysfunkcja mięśnia czworogłowego wiąże się ze zmniejszoną wydolnością wysiłkową5 i przeżyciem u pacjentów16, niezależnie od czynności płuc. Kursy rehabilitacji pulmonologicznej (PR) obejmujące ćwiczenia i edukację mogą zwiększyć aktywność enzymów oksydacyjnych, siłę i wytrzymałość mięśnia czworogłowego uda u pacjentów z POChP17 oraz poprawić zdolność chodzenia nawet przez okres 8 tygodni12,18. Jednak PR nie jest kompletnym rozwiązaniem: nie wszystkie regiony Wielkiej Brytanii oferują PR, PR ma średnio tylko 50% wskaźnik absorpcji przez pacjentów, a wskaźnik rezygnacji wynosi 30%. Również znaczny odsetek pacjentów (około 30%) nie zwiększa wydolności wysiłkowej w wyniku PR19, być może dlatego, że duszność ogranicza wykonywany przez nich trening lub siła mięśni obwodowych jest prawidłowa19. Dlatego istnieje zainteresowanie alternatywnymi metodami leczenia lub dodatkami do ćwiczeń, szczególnie w zakresie miejscowych terapii mięśni, które nie są ograniczone zaburzeniami czynności układu oddechowego. Powtarzalna elektryczna stymulacja nerwu udowego (rES) wydaje się być skuteczną alternatywną metodą biernego treningu mięśnia czworogłowego uda. 30 minut rES przy częstotliwości 10 Hz pięć razy w tygodniu na obie nogi zwiększyło siłę mięśni i wydajność wysiłkową u pacjentów z POChP21 i pacjentów z niewydolnością serca22. Podobne wyniki uzyskano przy piętnastominutowej powtarzalnej stymulacji magnetycznej nerwu udowego (rMS) trzy razy w tygodniu23. Jednak badania leczenia rES w celu zbadania wpływu na wyniki ćwiczeń często wykorzystywały oddzielne grupy terapeutyczne i kontrolne, co wprowadza różnice międzyosobnicze do badań już ograniczonych wielkością próby243 i wykorzystywały tylko dobrowolne pomiary funkcji mięśnia czworogłowego uda96. W jedynym badaniu biopsyjnym rES wykorzystano schemat krzyżowy, ale biopsje wykonano tylko przed i po okresie treningowym rES, a nie przed i po okresie kontrolnym.244 Badanie rMS obejmowało w sumie osiemnastu osobników (dziesięciu przypisanych do rMS, ośmiu do kontroli) i nie wykonano biopsji w celu oceny zmian histologicznych w mięśniu. W tym badaniu starałem się przede wszystkim ocenić zmiany w charakterystyce włókien mięśnia czworogłowego w wyniku intensywnego protokołu rMS, a następnie porównać zmiany funkcji mięśnia czworogłowego w wyniku rMS z klinicznym złotym standardem poprawy funkcji mięśni, PR.

Metody

Zgoda etyczna Komitet Etyki Badań Ealing & West London Mental Health Trust zatwierdził badanie (06/Q0410/54). Badanie zostało zarejestrowane w National Clinical Trials Database (NCT 00737698). 2.13.1

Obliczanie wielkości próby Wielkość próby wymagana do badania treningowego została oparta na obliczeniach mocy z poprzedniego badania dotyczącego PR przeprowadzonego przez naszą grupę221 oraz danych pilotażowych z naszej grupy dotyczących wpływu rMS na siłę mięśni (Swallow i wsp., niepublikowane) przy użyciu statystyki Stata 10 oprogramowanie. Obliczenia mocy opierały się na poprawie funkcjonalnej (wzrost o 54 m na 6 MW w wyniku PR i 10% wzrost TwQ mięśnia czworogłowego w wyniku rMS, jako minimalne klinicznie istotne przyrosty), a nie wzrost CSA włókien mięśniowych lub włókien typu I proporcjach, ponieważ dane dotyczące tych ostatnich nie były dostępne. Wybraliśmy wzrost siły skurczu o 10% jako minimalnie znaczący przyrost, ponieważ poprzednie dane Madora i wsp. wykazały wzrost siły skurczu o 9,7% w wyniku 8 tygodni PR17. Wybrano konwencjonalną moc 80% z dwustronną wartością p ≤0,05, co wskazuje, że do ramienia PR potrzebnych było co najmniej dziesięciu pacjentów, a do ramienia rMS potrzebnych było dwudziestu sześciu pacjentów. Naszym celem było zwerbowanie piętnastu osób do grupy PR i trzydziestu do grupy rMS, aby pozwolić pacjentom na rezygnację z leczenia w tempie, z jakim spotkaliśmy się wcześniej. Na zakończenie było siedemnastu w grupie PR i trzydziestu siedmiu w grupie rMS.

Wybór uczestników Osiemdziesięciu sześciu pacjentów z POChP wyraziło zgodę na udział w badaniu przekrojowym, a także wyraziło zgodę na udział w badaniu szkoleniowym, dlatego kryteria włączenia i wykluczenia były takie same jak w badaniu przekrojowym. Pacjenci zostali wykluczeni z rozpoczęcia jakiegokolwiek nowego schematu ćwiczeń lub nowego regularnego leczenia od wyrażenia zgody do zakończenia badania, a pacjentów zachęcano do kontaktu ze mną w 1. dniu ostrego zaostrzenia, aby można było wdrożyć odpowiednie leczenie. Projekt badania i przepływ uczestników przez badanie przedstawiono na ryc. 4.1 i 4.2.

Randomizacja FFMI została obliczona przy użyciu impedancji bioelektrycznej (rozdział Metody, rozdział 2.4.2.1), a pacjentów podzielono na grupy z niskim FFMI (<15 kg/m2 dla kobiet, <16 kg/m2 dla mężczyzn) i normalnym FFMI. Grupy z niskim i normalnym FFMI zostały losowo przydzielone oddzielnie (tak więc pacjenci z niskim FFMI zostali równomiernie rozmieszczeni w grupach terapeutycznych) przy użyciu systemu zamkniętej koperty i procedury bloku 4 ważonej 2:1:1 dla rMS: PR: brak aktywnego leczenia jako obliczenie mocy zasugerowali, że w ramieniu PR potrzebnych było co najmniej dwa razy więcej pacjentów niż w ramieniu rMS.

Ocena przedtreningowa Czynność płuc, FFMI, siła mięśnia czworogłowego uda, wytrzymałość mięśnia czworogłowego uda, aktywność fizyczna oraz 6MW i ergometrii maksymalnego cyklu oraz pomiary HRQOL przeprowadzono zgodnie z opisem w rozdziale Metody, sekcjach 2.4-2.7. Wykonano biopsję przezskórną mięśnia czworogłowego i analizę typu włókien mięśniowych. Pacjenci przeszli przedtreningową ocenę fizjologiczną i biopsje w ciągu czterech tygodni od randomizacji. Ocenę przeprowadzono tak, jak opisano dla badania przekrojowego (w grupie rMS obie nogi badano tego samego dnia, w pozostałych dwóch grupach badano nogę po tej samej stronie ręki dominującej), a następnie pacjenci przechodzili do przydzielonego im leczenia w ciągu dwóch tygodnie.

Protokoły treningowe

Powtarzalna stymulacja magnetyczna nerwu udowego (rMS) Zostało to przeprowadzone przy użyciu systemu magnetycznej stymulacji nerwów Magstim Rapid (Magstim, Whitland Dyfed, Wielka Brytania) i nadzorowane przeze mnie w RBH Muscle Lab. Pacjent siedział w pozycji wyprostowanej lub odchylał się lekko do tyłu ze zwojem maty owiniętym wokół korpusu trenowanego mięśnia czworogłowego uda, a stymulowana stopa nogi była ustawiona na pasku tak, aby skurcze były izometryczne (ryc. 2.8). Częstotliwość stymulacji wynosiła 40 Hz przy cyklu pracy 0,4 (1 s włączona, 4 s wyłączona). Pacjenci mieli trzygodzinny nieprzerwany rMS (oprócz przerw na toaletę) dwa razy w tygodniu przez okres 8 tygodni z co najmniej dwudziestoczterogodzinnymi przerwami między sesjami. Podczas pierwszej sesji intensywność bodźca została zwiększona z 22% mocy do 40% mocy, a kolejne sesje odbywały się z mocą 40%, ponieważ była to górna granica tego, co pacjenci mogli tolerować i jaką maszyna mogła dostarczyć przez całą sesję. 40% mocy generalnie generowanej między 10-20% MVC pacjenta.

Rehabilitacja oddechowa (PR) Była prowadzona przez fizjoterapeutę zajmującego się badaniami układu oddechowego w Royal Brompton Hospital dwa razy w tygodniu z maksymalnie trzema pacjentami na sesję, więc trening był ściśle nadzorowany. Trening składał się z rozgrzewki, a następnie godzinnej pracy aerobowej z osobami ćwiczącymi na rowerze stacjonarnym przy obciążeniu, które wytwarzało 80% ich szczytowego VO2 w protokole ergometrii rowerowej z maksymalnym przyrostem, na bieżni, wchodzeniu po schodach i połączeniu ćwiczenia oporowe nóg obejmujące obciążniki nóg, przysiady i manewry z pozycji siedzącej na stojącą, po których następuje wyciszenie. Na każdej sesji starano się zwiększyć intensywność i/lub liczbę powtórzeń każdego ćwiczenia. Arkusz ćwiczeń wykorzystywany przez nadzorującego fizjoterapeutę do notowania osiągnięć przedstawia ryc. 2.9.

Bez aktywnego leczenia (grupa kontrolna) Grupy kontrolne poproszono o kontynuowanie swoich zwykłych czynności i skontaktowano się z nimi telefonicznie dwa do trzech razy w okresie 8 tygodni, aby zminimalizować wypadnięcie z badania i monitorować ostre zaostrzenia POChP. Po zakończeniu badania pacjenci ci zostali zapisani na kurs PR w RBH, jeśli sobie tego życzyli.

Ocena potreningowa Dla grup PR i rMS testy fizjologiczne wykonywano 4-5 dni po ostatniej sesji treningowej, a 3-4 dni później pobierano biopsje. Kontrole oceniano w tym samym tygodniu co pozostałe. Czas miał na celu zminimalizowanie różnic między grupami wynikających z różnych opóźnień między ostatnią sesją treningową a testami. Oceny potreningowe obejmowały te same testy, co ocena przedtreningowa.

Analiza statystyczna Podstawowymi pomiarami wyników były a) zmiana proporcji włókien mięśnia czworogłowego i CSA włókien w nodze trenowanej w porównaniu z nogą nietrenowaną w grupie rMS oraz b) zmiana funkcji mięśnia czworogłowego w grupie rMS w porównaniu z grupą PR. Wszystkie analizy statystyczne przeprowadzono przy użyciu SPSS (SPSS 15, Chicago, USA). Do oceny różnic między grupami zastosowano test U Manna-Whitneya (pacjenci vs. grupa kontrolna, noga trenująca vs. nietrenująca, zmiana nogi ćwiczonej vs. zbadanie różnic między wynikami przed i po treningu, zarówno dla nogi trenowanej, jak i nietrenowanej (dane o rozkładzie normalnym). Obliczono współczynnik interakcji, aby ocenić wpływ zaostrzenia podczas badania. Dwustronna wartość p ≤0,05 została wykorzystana do określenia istotności statystycznej.