Stymulacja rdzenia kręgowego i oddychanie po urazie

Uraz rdzenia kręgowego (SCI) jest często związany z deficytami kontroli motorycznej. Kiedy uraz zmienia kontrolę nad mięśniami tułowia, upośledzona jest funkcja oddechowa, co prowadzi do powikłań oddechowych (w tym związanych z COVID19), jednej z głównych przyczyn zachorowalności i śmiertelności u pacjentów z przewlekłym SCI. Jednak żadna z metod rehabilitacji układu oddechowego dla tej populacji nie została jeszcze udowodniona klinicznie.

Wcześniejsze prace wykazały, że motorykę oddechową można poprawić, stosując protokół treningu oddechowego progowego ciśnienia wdechowo-wydechowego. Stwierdzono, że te ulepszenia są związane z plastycznością opartą na motoryce oddechowej i aktywności autonomicznej. Jednak ze względu na małą pobudliwość sieci kręgosłupa poniżej urazu, skuteczność tej interwencji jest ograniczona do poziomów wydolności funkcjonalnej zachowanej po urazie.

Stymulacja zewnątrzoponowa (scES) może aktywować sieci rdzeniowe poniżej poziomu uszkodzenia rdzenia kręgowego. Wykazano, że toniczne scES na poziomie lędźwiowym u osób z SCI prowadzi do zależnych od napięcia zmian wzorca oddychania i zwiększonej dobrowolnej aktywacji mięśni oddechowych poniżej poziomu urazu. Wstępne dane zebrane na potrzeby tej propozycji wskazują, że stymulacja rdzenia kręgowego może zwiększyć plastyczność adaptacyjną i zapewnić wzmocnione efekty terapeutyczne, gdy jest połączona z treningiem oddechowym.

Celem tego badania jest zbadanie mechanizmów odpowiedzi czynnościowych i ruchowych układu oddechowego na scES jako ważny krok w kierunku długoterminowego celu, jakim jest opracowanie skutecznych strategii rehabilitacji opartych na dowodach dla pacjentów z SCI. Główną hipotezą jest to, że scES zwiększa pobudliwość sieci motorycznych dla oddychania, co skutkuje wzmocnioną plastycznością nerwową zależną od użytkowania w odpowiedzi na trening oddechowy. Uzasadnieniem dla proponowanych badań jest uzasadnienie rozwoju nowego kierunku rehabilitacji oddechowej poprzez zastosowanie treningu oddechowego w połączeniu z elektryczną stymulacją rdzenia kręgowego.

Główna hipoteza zostanie sprawdzona poprzez realizację dwóch następujących celów szczegółowych:

Cel szczegółowy 1: Ocena ostrego wpływu zewnątrzoponowej stymulacji rdzenia kręgowego na właściwości czynnościowe układu oddechowego i kontrolę motoryczną.

Hipoteza jest taka, że ​​scES zwiększa pobudliwość rdzeniowej sieci motorycznej, prowadząc do lepszych wyników czynnościowych układu oddechowego dzięki zwiększonej aktywacji sieci neuronowych specyficznych dla oddychania. Zastosowane zostanie podejście porównawcze skupiające się na klinicznej i elektrofizjologicznej charakterystyce odpowiedzi funkcjonalnych i motorycznych układu oddechowego w obecności lub nieobecności scES u osób z przewlekłym SCI wysokiego poziomu. Kontrola motoryki oddechu zostanie scharakteryzowana za pomocą testu czynnościowego płuc, elektromiografii oraz zapisów kinematyki tułowia ocenianych podczas wysiłków oddechowych. Podczas tych ocen oceniane będzie ciśnienie krwi z uderzenia na uderzenie i częstość akcji serca / częstość oddechów, aby ocenić interakcje oddechowo-sercowo-naczyniowe.

Cel szczegółowy 2: Ocena skuteczności zewnątrzoponowej stymulacji rdzenia kręgowego połączonej z treningiem oddechowym.

Hipoteza jest taka, że ​​specjalnie skonfigurowany scES w połączeniu z treningiem oddechowym umożliwia zwiększoną, zależną od użytkowania plastyczność nerwową w zakresie oddychania. Hipotezy te zostaną potwierdzone, jeśli trening oddechowy w połączeniu z scES przyniesie znacznie lepsze wyniki funkcjonalne w porównaniu z pomiarami uzyskanymi z grup wyłącznie scES lub tylko z treningiem oddechowym. Fizjologiczna charakterystyka odpowiedzi czynnościowych i motorycznych układu oddechowego w tych grupach zostanie wykorzystana do zidentyfikowania konkretnych efektów terapeutycznych. Ta praca zostanie wykonana przy użyciu metod przedstawionych w Celu 1 i dodatkowych środków klinicznych ocenianych przed/po stymulacji i/lub treningu oraz w okresie obserwacji.

To randomizowane, kontrolowane badanie kliniczne oceni wpływ podejścia scES na docelowe sieci neuronowe układu oddechowego i przetestuje zdolność rehabilitacyjną treningu opartego na aktywności oddechowej w połączeniu ze stymulacją rdzenia kręgowego stosowaną zewnątrzoponowo. Oczekuje się, że takie wyniki będą miały istotny pozytywny wpływ, ponieważ po raz pierwszy zidentyfikowane efekty tej strategii dostarczą dowodów na to, że można skutecznie przywrócić funkcję oddechową u pacjentów z ciężkim przewlekłym SCI.