Trening funkcjonalnej stymulacji elektrycznej brzucha i jego wpływ na mechaniczną insuflację-exsuflację

Infekcje dróg oddechowych są główną przyczyną zachorowalności i śmiertelności w populacji tetraplegicznej. Często są spowodowane gromadzeniem się wydzieliny w płucach w wyniku niemożności wywołania skutecznego kaszlu. Ta niezdolność do kaszlu prowadzi do tego, że wiele osób z tetraplegią wymaga pewnego rodzaju interwencji, aby wspomóc usuwanie wydzielin. Powszechnie stosuje się kaszel wspomagany ręcznie lub rutynowe odsysanie przez rurkę tracheostomijną pacjenta. Obie te techniki wiążą się z problemami: (i) Odsysanie przez tracheostomię jest niewygodne i często omija lewe oskrzele, co jest jednym z czynników przyczyniających się do 80% przypadków zapalenia płuc występującego w lewym płucu w populacji po urazie rdzenia kręgowego. (ii) Ręczne wspomaganie kaszlu jest bezpieczną i skuteczną procedurą, ale musi być przeprowadzane przez przeszkolonego opiekuna, co wiąże się z konsekwencjami finansowymi dla lokalnego dostawcy usług medycznych. Alternatywną metodą ułatwiającą usuwanie wydzielin i poprawiającą wentylację jest Mechaniczna Insuflacja-Wydech (MI-E), w której kombinacja dodatniego i ujemnego ciśnienia jest przykładana do dróg oddechowych użytkownika w celu wywołania kaszlu. Szereg badań wykazało, że MI-E jest skuteczniejszy w usuwaniu wydzieliny i ograniczaniu infekcji dróg oddechowych niż konwencjonalne techniki odsysania i kaszlu wspomaganego ręcznie, z tą zaletą, że wydzielina jest usuwana z obu oskrzeli. Wykazano również, że MI-E znacznie skraca czas pobytu na OIOM-ie i zmniejsza częstość retubacji.

Osoby z tetraplegią mają zmniejszoną wydychaną objętość oddechową (VT) i zmniejszony szczytowy przepływ przy kaszlu (CPF) (maksymalne natężenie przepływu powietrza podczas kaszlu. Wartość CPF może być wykorzystana do oceny ryzyka infekcji dróg oddechowych, gdzie CPF < 160 l/min wiąże się z brakiem czynnościowego kaszlu i wysokim ryzykiem infekcji, a CPF < 270 l/min sugeruje, że dana osoba nie będzie w stanie odpowiednio usunąć wydzielinę z dróg oddechowych. Dlatego zaleca się stosowanie MI-E dla każdego, kto ma CPF <270 l/min.

Funkcjonalna stymulacja elektryczna (FES) to technika, której można użyć do skurczu sparaliżowanych mięśni. Najskuteczniejszy skurcz obserwuje się, gdy ciąg impulsów elektrycznych jest przykładany blisko punktu motorycznego sparaliżowanego mięśnia. Kiedy FES jest stosowany do mięśni brzucha, nazywa się to funkcjonalną elektryczną stymulacją brzucha (AFES). AFES był wcześniej używany do zwiększania VT i CPF u pacjentów z tetraplegią w wielu badaniach.

MI-E rutynowo łączy się z kaszlem wspomaganym ręcznie w celu rozluźnienia wydzieliny płucnej i zwiększenia CPF użytkownika. W taki sam sposób, jak kaszel wspomagany ręcznie, AFES prowadzi do wzmożonych ruchów brzucha, co skutkuje większym CPF. Podczas ostatnich badań badacze zaobserwowali, że stosowanie AFES u pacjentów z ostrą tetraplegią wydaje się być związane ze zwiększoną potrzebą usuwania wydzieliny, co wskazuje, że AFES wspomaga rozluźnienie wydzieliny płucnej. Chociaż ruch brzucha uzyskany dzięki AFES jest zwykle znacznie mniejszy niż przy kaszlu wspomaganym ręcznie, może mieć korzystny wpływ w połączeniu z MI-E. Ponadto AFES ma tę zaletę, że może być stosowany konsekwentnie i wymaga mniejszego zaangażowania opiekuna.

Badacze postawili hipotezę, że (i) maksymalna poprawa oddychania dzięki programowi treningowemu AFES zostanie osiągnięta po ponad 3 tygodniach treningu oraz (ii) że łączne stosowanie AFES z MI-E może poprawić czynność oddechową i zdolność do oczyszczania wydzieliny pacjentów z tetraplegią, co skutkuje zmniejszeniem liczby infekcji dróg oddechowych w tej grupie.

Metody

Uczestnicy Do tego badania zostanie zrekrutowanych dziesięciu uczestników z tetraplegią. Wszyscy uczestnicy będą hospitalizowani w Queen Elizabeth National Spinal Injuries Unit w Southern General Hospital w Glasgow.

Procedury eksperymentalne Każdy uczestnik zostanie poddany wstępnej ocenie. Badanie będzie miało formę losowego projektu krzyżowego obejmującego czterotygodniowy okres kontrolny i ośmiotygodniowy okres szkoleniowy, po którym nastąpi dwutygodniowy okres obserwacji. Kolejność okresów kontrolnych i treningowych będzie losowana dla każdego uczestnika. Jeśli okres szkolenia poprzedza okres kontrolny, okres obserwacji będzie służył jako dwutygodniowy okres wymywania, aby uniknąć przeniesienia ostrych skutków interwencji szkoleniowej. Podczas oceny wstępnej i pod koniec każdego drugiego tygodnia uczestnik weźmie udział w sesji oceniającej.

Ocena przed badaniem Przed rozpoczęciem badania każdy uczestnik zostanie poddany ocenie przed badaniem, która posłuży również jako sesja zapoznawcza. Stymulacja zostanie zastosowana do mięśni brzucha uczestnika, aby sprawdzić, czy reagują na stymulację elektryczną. Następnie zostaną ustalone optymalne parametry stymulacji (pozycja elektrody/częstotliwość/prąd i szerokość impulsu) wymagane do wywołania silnego skurczu mięśni brzucha. Te parametry stymulacji będą używane jako punkt wyjścia dla kolejnych sesji szkoleniowych i oceniających. Sesja oceny, jak opisano poniżej, zostanie następnie przeprowadzona na koniec oceny wstępnej.

Sesje szkoleniowe Uczestnicy wezmą udział w sesjach szkoleniowych AFES pięć razy w tygodniu (poniedziałek-piątek) przez łącznie 8 tygodni. Podczas tych sesji uczestnicy będą otrzymywać AFES przez 40 minut.

Sesje oceniające Każdy uczestnik weźmie udział w sesjach oceniających, które odbywają się co dwa tygodnie przez cały czas trwania badania. Podczas każdej sesji oceny zostanie przeprowadzona seria testów natężonej pojemności życiowej (FVC) ze stymulacją brzucha i bez niej, które zapewniają pomiar pojemności życiowej (VC), natężonej objętości wydechowej w ciągu jednej sekundy (FEV1) i szczytowego przepływu wydechowego ( NEF). Przepływ oddechowy i objętość będą mierzone za pomocą spirometru. Aby wykonać manewr FVC, uczestnik zostanie poproszony o wykonanie wdechu do całkowitej pojemności płuc (TLC), a następnie jak najszybszego i najpełniejszego wydechu. Zostanie to powtórzone dla każdego warunku maksymalnie 5 razy lub do momentu zarejestrowania 3 prób w odległości 0,15 l od siebie. Wielu uczestników tego badania będzie miało FVC <1L. Normy ATS/ERS dotyczące spirometrii sugerują, że dla FVC <1 l zakres dopuszczalnych wartości powinien wynosić plus minus 0,1 l. Wszyscy uczestnicy dokonują oceny siedząc w pozycji wyprostowanej.

Szczytowy przepływ kaszlu (CPF) uczestnika będzie również mierzony w trzech warunkach: (i) bez pomocy (ii) bez pomocy mechanicznej wdech-wydech (MI-E) oraz (iii) MI-E wspomagany funkcjonalną elektryczną stymulacją brzucha (AFES). Aby zmierzyć CPF, zostanie zastosowanych pięć cykli MI-E dla obu warunków MI-E. Maksymalna wartość CPF zarejestrowana z pięciu prób zostanie uznana za CPF uczestnika w każdych warunkach.

Podczas oceny wstępnej oraz na koniec szkolenia i okresu kontrolnego zostanie przeprowadzona rozszerzona sesja oceniająca. Dodatkowymi pomiarami będą (i) MI-E z kaszlem wspomaganym ręcznie oraz (ii) ultrasonograficzny pomiar ruchu przepony z i bez AFES.

CPF osiągnięty przy użyciu MI-E z kaszlem wspomaganym ręcznie zostanie zarejestrowany, gdy kaszel wspomagany ręcznie jest stosowany przez stałego opiekuna pacjenta, przy czym ten sam opiekun stosuje kaszel wspomagany ręcznie we wszystkich trzech sesjach.

Ruch przepony będzie mierzony podczas manewru FVC za pomocą sondy ultradźwiękowej, z pomocą AFES i bez niej. Pozwoli to na ocenę wpływu AFES na ruch przepony.

Kontynuacja/ Okres wypłukiwania Po okresie szkolenia uczestnik przejdzie dwutygodniowy okres obserwacji. Jeśli uczestnik musi jeszcze ukończyć okres kontrolny, to uzupełnienie będzie również działać jako wypłukanie. Podczas tego okresu wymywania uczestnik nie będzie przechodził żadnych sesji treningowych. Celem tego okresu wypłukiwania jest zminimalizowanie wpływu jakiejkolwiek ostrej reakcji z okresu treningu na okres kontrolny.