Mechanizmy niedociśnienia tętniczego w przewlekłym urazie rdzenia kręgowego

Metody i procedury

Spirometria przesiewowa zostanie przeprowadzona z pacjentem siedzącym na osobistym wózku inwalidzkim przy użyciu systemu BreezeSuite. Natężona pojemność życiowa (FVC) i natężona objętość wydechowa w ciągu 1 sekundy (FEV1) zostaną uzyskane i wyrażone jako procent przewidywanej wartości dla każdego pacjenta na podstawie bazy danych osób nieuszkodzonych neurologicznie bez znanych dolegliwości płucnych, która została wyprowadzona na podstawie płci , wiek i wzrost. Uzyskane zostaną trzy akceptowalne spirogramy i wykorzystany zostanie wynik ich najlepszej próby.

Przesiewowy test wysiłkowy ortostatyczny zostanie przeprowadzony u pacjenta umieszczonego na fotelu kardiologicznym (hydraulika fotela). Lewa ręka zostanie umieszczona w temblaku i trzymana na poziomie serca przez cały czas trwania badania. Ciągłe pomiary ciśnienia tętniczego krwi z uderzenia na uderzenie będą mierzone z mankietu palca umieszczonego wokół lewego palca środkowego lub wskazującego (Portapres-2) w pozycji leżącej na plecach i kiedy uczestnicy zostaną przeniesieni do pozycji siedzącej. Pozycje leżące będą utrzymane przez 15 min. i pozycja pionowa zostanie utrzymana przez 5 min. Wartości wyjściowe w pozycji leżącej będą rejestrowane w ciągu ostatnich 5 minut tuż przed zmianą pozycji na pionową. Ten test zostanie przerwany, jeśli u pacjenta wystąpią zawroty głowy lub wystąpią objawy omdlenia.

Spirometria i testy siły mięśni oddechowych: Standardowa spirometria zostanie przeprowadzona w pozycji siedzącej przy użyciu systemu BreezeSuite (MedGraphics). Otrzymane zostaną FVC i FEV1. Przetwornik różnicy ciśnień MP45-36-871-350 z kartą PC UPC 2100 i oprogramowaniem (Validyne Engineering) będzie używany do pomiaru maksymalnego ciśnienia wdechowego (PImax) i maksymalnego ciśnienia wydechowego (PEmax) w pozycji siedzącej. Wartość PImax zostanie zmierzona podczas maksymalnego wysiłku wdechowego, rozpoczynając od bliskiej objętości zalegającej, a PEmax zostanie zmierzona podczas maksymalnego wysiłku wydechowego, począwszy od bliskiej całkowitej pojemności płuc. Badani zostaną poproszeni o użycie trójdrożnego systemu zaworów z gumową rurką jako ustnikiem. Ciśnieniomierz zawiera przeciek o średnicy 1,5 mm, aby zapobiec zamknięciu głośni i zmniejszyć udział mięśni policzkowych podczas pomiarów. Ocena będzie wymagać utrzymania ostrego, mocnego wysiłku przez co najmniej 2 sekundy. Maksymalne ciśnienie zostanie przyjęte jako najwyższa wartość utrzymująca się przez jedną sekundę. Maksymalna wartość z trzech manewrów, które różniły się o mniej niż 20%, zostanie uśredniona. Uczestnicy otrzymają szczegółowe instrukcje przed testem i będą ustnie szkoleni podczas wykonywania spirometrii i manewrów siły mięśni oddechowych.

Ortostatyczny test wysiłkowy:

Każdy uczestnik zostanie przebadany rano w cichym laboratorium kardiologicznym z kontrolowaną temperaturą (~22oC). Ich dieta zostanie ograniczona w celu wykluczenia kofeiny, alkoholu i pokarmów bogatych w tłuszcze wieczorem przed badaniem i rano w dniu badania. Uczestnicy zostaną poproszeni o opróżnienie pęcherza przed rozpoczęciem badania. Ciągłe ciśnienie tętnicze będzie mierzone z mankietu zakładanego wokół lewego palca środkowego lub wskazującego lub kciuka (Portapres-2;). Lewa ręka zostanie umieszczona w temblaku i trzymana na poziomie serca przez cały czas trwania badania. Ręczne pomiary ciśnienia tętniczego zostaną wykonane na początku okresu kontrolnego leżenia na plecach i na końcu okresu rekonwalescencji za pomocą cyfrowego urządzenia do pomiaru ciśnienia krwi. W celu monitorowania EKG zostanie umieszczone 3-odprowadzeniowe EKG. Kinematyka klatki piersiowej i brzucha (kinematyka oddechowa) zostanie zarejestrowana za pomocą pletyzmografu indukcyjnego. Zapis linii bazowej przez 15 min. rozpocznie się po 5-minutowym okresie odpoczynku, który nastąpi po przygotowaniu podmiotu. Pod koniec 15-minutowego nagrania w pozycji leżącej uczestnicy zostaną biernie przeniesieni do pozycji siedzącej. Ta pozycja zostanie utrzymana przez 15 min. Ten test zostanie przerwany, jeśli u pacjenta wystąpią zawroty głowy lub wystąpią objawy omdlenia. Zmienne hemodynamiczne będą zbierane przy 1000 Hz przy użyciu systemu ML880 PowerLab. EKG, SBP i DBP będą obliczane na podstawie ciągłego zapisu, a wszystkie zmienne będą następnie próbkowane w dół do 5 Hz. SBP, DBP, odstęp RR i HR między uderzeniami będą również obliczane na podstawie zarejestrowanego ciągłego BP i EKG. Wszystkie analizy zostaną wykonane przy użyciu Matlaba. Przepływ krwi w sercu będzie mierzony za pomocą USG serca przy użyciu standardowego sprzętu poprzez umieszczenie czujnika nad sercem.

Katecholaminy we krwi:

Cewnik motylkowy zostanie wprowadzony do żyły przedłokciowej podczas oprzyrządowania, aby umożliwić pobieranie krwi bez dodatkowego stresu dla uczestnika. Osiem mililitrów krwi żylnej zostanie pobranych z żyły łokciowej pod koniec 15-minutowego leżenia na plecach w celu oceny wyjściowego poziomu epinefryny i norepinefryny. Pobieranie krwi zostanie powtórzone po 3 i po 15 minutach. pozycji pionowej w celu oceny szybkich i stacjonarnych odpowiedzi katecholamin na stres ortostatyczny.

Ocena Baroreflex: Ostatnie 5 min. danych pozyskanych z każdego stanowiska zostanie wykorzystanych do dalszej analizy. Serie czasowe odstępów SBP i RR od uderzenia do uderzenia zostaną przeskanowane pod kątem trzech lub więcej kolejnych uderzeń, które niezależnie zawierają wzrost i spadek ciśnienia (SBP+, SBP-) i odstęp RR (RR+, RR-) z minimalnym SBP 1 mmHg, & 4 ms progi interwału RR. Jeśli po zidentyfikowanej sekwencji SBP następuje zidentyfikowana sekwencja RR z opóźnieniem równym zero, jeden lub dwa uderzenia, te sekwencje SBP i RR zostaną przypisane jako sprzężone. Tylko sekwencje sprzężone o współczynniku regresji r>0,90 będą akceptowane jako sekwencje baroreceptorów (BRsq). Średnie nachylenie wszystkich BRsq zostanie obliczone i przyjęte jako oszacowanie czułości baroreceptorów (BRS, ms/mmHg). Liczba uderzeń związanych z rampami SBP i BRsq zostanie określona w każdej pozycji pochylenia. Wskaźnik efektywności baroreceptorów (BEI) zostanie obliczony jako stosunek całkowitej liczby BRsq do całkowitej liczby ramp SBP.

Protokół sEMG: Impulsy elektryczne powstają w neuronach regulatorowych, przenoszone przez nerwy ruchowe, przechodzą przez połączenia nerwowo-mięśniowe i rozprzestrzeniają się w błonach mięśniowych, mogą być rejestrowane za pomocą elektromiografii powierzchniowej (sEMG). Ten test fizjologiczny jest często wykorzystywany podczas klinicznych testów funkcji płuc i w badaniach, wykazano, że jest dokładnym odzwierciedleniem siły skurczu mięśni oddechowych. Zastosujemy wielomięśniową miarę sEMG mocy wyjściowej motorycznej ośrodkowego układu nerwowego rejestrowaną podczas dobrowolnych zadań motorycznych podejmowanych w pozycji leżącej w ściśle kontrolowanych warunkach który został oparty na zasadach oceny kontroli motorycznej mózgu (BMCA). Protokół składa się z następujących dobrowolnych manewrów, po których następuje 5 min. spokojnego oddychania: głęboki oddech, zadanie PImax i zadanie PEmax. Każdy manewr zostanie zasygnalizowany sygnałem dźwiękowym i powtórzony trzykrotnie. PImax i PEmax podczas tych zadań będą utrzymywane przez co najmniej 5 sekund. Ciśnienie w drogach oddechowych będzie rejestrowane jednocześnie z sEMG przy użyciu systemu zaworów trójdrożnych z przetwornikiem ciśnienia, jak opisano powyżej. Rejestracje powierzchniowego EMG będą wykonywane za pomocą par zagłębionych elektrod powierzchniowych FE9 ze srebrem i chlorkiem srebra (Grass Instruments, W Warwick, RI) wyśrodkowanych nad mięśniem i rozmieszczonych w odległości 3 cm od każdego zarejestrowanego mięśnia. Skóra zostanie przygotowana do zmniejszenia impedancji wewnątrzelektrodowej. Zarejestrowana zostanie prawa i lewa górna część mięśnia piersiowego (PEC), 6. międzyżebrowa (IC6), prosty brzucha (RA) i skośny brzucha (OBL). Elektroda uziemiająca zostanie umieszczona nad wyrostkiem akromionowym. sEMG zostanie zarejestrowane przy użyciu stacji roboczej Eclipse Neurological Workstation (Axon Systems Inc.). Przychodzące sygnały sEMG będą wzmacniane ze wzmocnieniem 500, filtrowane przy 30-1000 Hz i próbkowane przy 2000 Hz.

Echografia ultradźwiękowa serca: Standardowe echokardiogramy lewej komory w stanie spoczynku na plecach zostaną uzyskane poprzez pomiar średnicy końcoworozkurczowej (Dd) i średnicy końcowoskurczowej (Ds). Zostanie przeanalizowanych dziesięć kolejnych uderzeń, a średnia zostanie wykorzystana do obliczeń pojemności minutowej serca (Q): Q= (Dd)3- (DS)3x HR 35.

Trening mięśni oddechowych:

Podczas sesji treningowej uczestnicy będą siedzieć na swoim osobistym wózku inwalidzkim z pochyleniem głowy do góry pod kątem około 45°. Progowe urządzenie do dodatniego ciśnienia wydechowego i progowy trenażer mięśni wdechowych z ustnikiem z kołnierzem będą używane w zakresie od 20 do 41 cm H2O. Urządzenia te zostaną zmontowane razem za pomocą złącza w kształcie litery T (Airlife 001504). Uczestnicy zostaną poinstruowani, aby wykonywać maksymalne wysiłki wdechowe i wydechowe przy obciążeniu ciśnieniowym. Podczas inhalacji badani zostaną poinstruowani, aby rozpoczynać każdy oddech od objętości zalegającej (RV) i utrzymywać wysiłek, aż ich płuca poczują się pełne. Podczas wydechu badani zostaną poinstruowani, aby oddychać z całkowitej pojemności płuc i utrzymywać wysiłek, aż ich płuca staną się puste. Uczestnicy będą proszeni o trenowanie 45 min. dziennie, 5 dni w tygodniu, przez 4 tygodnie. Trening zostanie rozpoczęty z obciążeniem równym 20% ich indywidualnego PImax i PEmax z progresywnym zwiększaniem, zgodnie z tolerancją, aż do 40% ich wyjściowego PImax lub PEmax. Celem będzie, aby wszyscy pacjenci trenowali na poziomie 40% PImax i PEmax podczas ostatniego tygodnia treningu. Protokół treningu interwałowego zostanie zastosowany z pacjentami wykonującymi sześć serii ćwiczeń, 5 min. w czasie, oddzielone przerwami na odpoczynek trwającymi 1-3 min. Członek zespołu badawczego będzie monitorował wszystkie sesje szkoleniowe.

Wstępne wyniki wykazały, że RMT zwiększy FVC, FEV1, PImax i PEmax u osób eksperymentalnych w porównaniu z wartościami przedtreningowymi. Oczekuje się największego efektu dla wartości wydechowych (FEV1 i PEmax). Jednym z powodów może być fakt, że funkcja wydechowa, najbardziej ograniczona po SCI, ma większe okno na zmiany. Nasze wyniki pokazały, że średni wzrost o 8-9% przy wielkości próby 24-26 pacjentów może ujawnić istotną różnicę z mocą 80-86% we wszystkich wartościach spirometrycznych.

Cel 2. Poprawę BP i mechanizmy związane ze zmianami ciśnienia krwi oceniano za pomocą składowej niskoczęstotliwościowej widmowej gęstości mocy skurczowego (SBP) i rozkurczowego (DBP) wartości ciśnienia krwi oraz ilości katecholamin mierzonych we krwi. Na podstawie wstępnych ustaleń można spodziewać się niewielkich zmian spoczynkowych wartości BP po treningu. Jednak po treningu oczekuje się, że wzrost SBP, gdy pozycja zostanie zmieniona na brzuszek, będzie silny z małą zmiennością. Obliczenia wykazały, że nawet przy n=20 moc wyniesie 84%, a przy n=24 wzrośnie do 94%. Oczekuje się, że zmiany w DBP będą mniejsze przy mocy 80% dla n=24. Podobne wartości uzyskano analizując modulacje niskich częstotliwości SBP i DBP.

Zgodnie z tą analizą liczba badanych od 20 do 24 spowoduje znaczny wzrost z mocą 87%. Skuteczność i czułość baroreceptorów poprawiły się po treningu w badaniu wstępnym. Po treningu, w odpowiedzi na stres ortostatyczny, uzyskano znaczny wzrost reaktywności baroreceptorów, a moc 83% przy wielkości próby 24. Czułość baroreceptorów wykazywała znacznie większą zmienność. Jeśli zmienność pozostaje wysoka w proponowanym badaniu, siła osiągnięcia znaczącej różnicy między przed i po treningu wynosi 83% przy wielkości próby 28 pacjentów.

Jednak spadek zmienności jest bardzo prawdopodobny przy większej liczebności próby, a moc wzrasta do 86% przy próbie 24 pacjentów przy 32% spadku zmienności.

W oparciu o wyniki nagrań typu test-re-test u 10 osób z SCI, dopasowana liczba osób nietrenujących (n=12) wystarczy do utworzenia grupy kontrolnej. Stwierdzono, że odchylenia od średnich były tak małe, że osiągnięcie istotności przy rozsądnej liczebności próby dla tej grupy byłoby niemożliwe.