Абдоминальная функциональная электрическая стимуляция и ее влияние на механическую инсуффляцию-эксуффляцию

Респираторные инфекции являются ведущей причиной заболеваемости и смертности людей с тетраплегией. Они часто вызваны накоплением секрета в легких из-за невозможности вызвать эффективный кашель. Эта неспособность кашлять приводит к тому, что многим людям с тетраплегией требуется какое-либо вмешательство для удаления выделений. Обычно используется ручной кашель или рутинная аспирация через трахеостомическую трубку пациента. Оба этих метода связаны с проблемами: (i) отсасывание из трахеостомы неудобно и часто не попадает в левый бронх, что является одним из факторов, способствующих 80% пневмонии, возникающей в левом легком у людей с травмами спинного мозга. (ii) Ручной кашель — это безопасная и эффективная процедура, но ее должен выполнять обученный медицинский работник, что требует соответствующих ресурсов для местного поставщика медицинских услуг. Альтернативным методом очистки секрета и улучшения вентиляции является механическая инсуффляция-экссуффляция (MI-E), при которой к дыхательным путям пользователя применяется комбинация положительного и отрицательного давления, чтобы вызвать кашель. Ряд исследований показал, что MI-E более эффективен для удаления выделений и уменьшения респираторных инфекций, чем обычные методы отсасывания и ручного кашля, с тем преимуществом, что выделения удаляются из обоих бронхов. Также было показано, что MI-E значительно сокращает продолжительность пребывания в отделении интенсивной терапии и снижает частоту повторных интубаций.

У людей с тетраплегией снижен дыхательный объем выдоха (VT) и снижена пиковая скорость кашля (CPF) (максимальная скорость потока воздуха во время кашля. Значение CPF можно использовать для оценки риска респираторной инфекции, при этом CPF < 160 л/мин связан с отсутствием функционального кашля и высоким риском инфекции, а CPF <270 л/мин предполагает, что человек не сможет для адекватного удаления выделений из дыхательных путей. Поэтому использование MI-E рекомендуется всем, у кого CPF <270 л/мин.

Функциональная электрическая стимуляция (ФЭС) — это метод, который можно использовать для сокращения парализованных мышц. Наиболее эффективное сокращение наблюдается при приложении серии электрических импульсов вблизи двигательной точки парализованной мышцы. Когда FES применяется к мышцам живота, это называется функциональной электрической стимуляцией брюшной полости (AFES). AFES ранее использовался для увеличения VT и CPF у пациентов с тетраплегией в ряде исследований.

MI-E обычно сочетается с ручным кашлем, чтобы ослабить секрецию легких и увеличить CPF пользователя. Так же, как и кашель с ручной помощью, AFES приводит к усилению движений живота, что приводит к увеличению CPF. Во время недавних исследований исследователи заметили, что использование AFES у пациентов с острой тетраплегией, по-видимому, связано с повышенной потребностью в клиренсе секрета, что указывает на то, что AFES способствует разжижению секрета легких. Хотя движение живота, достигаемое при AFES, обычно значительно меньше, чем при ручном кашле, это может иметь положительный эффект в сочетании с MI-E. Кроме того, AFES имеет то преимущество, что его можно применять последовательно и требует меньшего участия лица, осуществляющего уход.

Исследователи предполагают, что (i) максимальное улучшение дыхания благодаря тренировочной программе AFES будет достигнуто после более чем 3 недель тренировок, и (ii) комбинированное использование AFES с MI-E может улучшить дыхательную функцию и способность очистить секреции больных тетраплегией, что привело к снижению числа респираторных инфекций в этой группе.

Методы

Участники Для этого исследования будут набраны десять участников с тетраплегией. Все участники будут находиться на стационарном лечении в Национальном отделении травм позвоночника королевы Елизаветы в Южной больнице общего профиля в Глазго.

Экспериментальные процедуры Каждый участник пройдет предварительную оценку исследования. Исследование будет проходить в форме случайного перекрестного дизайна, включающего четырехнедельный контрольный период и восьминедельный тренировочный период, за которым последует двухнедельный период последующего наблюдения. Порядок контрольных и обучающих периодов будет рандомизирован для каждого участника. Если период обучения предшествует контрольному периоду, последующий период будет служить двухнедельным периодом вымывания, чтобы избежать какого-либо переноса острых эффектов от тренировочного вмешательства. Во время предварительной оценки и в конце каждой второй недели участник будет принимать участие в оценочной сессии.

Предварительная оценка Перед началом исследования каждый участник пройдет предварительную оценку, которая также послужит ознакомительным занятием. Стимуляция будет применяться к мышцам живота участника, чтобы проверить, реагируют ли они на электрическую стимуляцию. Затем будут установлены оптимальные параметры стимуляции (положение электрода/частота/ток и длительность импульса), необходимые для того, чтобы вызвать сильное сокращение мышц живота. Эти параметры стимуляции будут использоваться в качестве отправной точки для следующих сеансов обучения и оценки. Оценочная сессия, как указано ниже, будет проведена в конце предварительной оценки.

Учебные занятия Участники будут принимать участие в учебных занятиях AFES пять раз в неделю (с понедельника по пятницу) в течение 8 недель. Во время этих сессий участники получат AFES на 40 минут.

Оценочные сессии Каждый участник будет принимать участие в двухнедельных оценочных сессиях на протяжении всего исследования. На каждом сеансе оценки проводится серия тестов форсированной жизненной емкости легких (ФЖЕЛ) с абдоминальной стимуляцией и без нее, которые позволяют измерить жизненную емкость легких (ЖЕЛ) участника, объем форсированного выдоха за одну секунду (ОФВ1) и пиковую скорость выдоха ( ПОФ). Дыхательный поток и объем будут измеряться с помощью спирометра. Чтобы выполнить маневр FVC, участника попросят вдохнуть до полной емкости легких (TLC), а затем выдохнуть так быстро и так полно, как они могут. Это будет повторяться для каждого условия максимум 5 раз или до тех пор, пока не будут зарегистрированы 3 попытки в пределах 0,15 л друг от друга. У многих участников этого исследования ФЖЕЛ будет <1 л. Стандарты ATS/ERS для спирометрии предполагают, что для FVC <1 л диапазон допустимых значений должен составлять плюс-минус 0,1 л. Все участники будут выполнять оценку сидя в вертикальном положении.

Пиковый поток кашля участника (CPF) также будет измеряться в трех условиях: (i) без посторонней помощи (ii) без посторонней механической инсуффляции-экссуффляции (MI-E) и (iii) MI-E с помощью функциональной электрической стимуляции брюшной полости (AFES). Для измерения CPF будет применено пять циклов MI-E для обоих условий MI-E. Максимальное значение CPF, зафиксированное из пяти попыток, будет принято за CPF участника в каждом состоянии.

Во время предварительной оценки и в конце обучения и контрольного периода будет проведена расширенная сессия оценки. Дополнительными измерениями будут (i) MI-E с ручным кашлем и (ii) ультразвуковое измерение движения диафрагмы с AFES и без него.

CPF, достигнутый с помощью MI-E с ручным кашлем, будет регистрироваться, пока ручной кашель применяется постоянным лицом, осуществляющим уход за пациентом, при этом один и тот же человек, осуществляющий уход, применяет ручной кашель во всех трех сеансах.

Движение диафрагмы будет измеряться во время маневра ФЖЕЛ с использованием ультразвукового датчика с помощью и без помощи AFES. Это позволит оценить влияние AFES на движение диафрагмы.

Последующий период/период вымывания После периода обучения участник проходит двухнедельный период последующего наблюдения. Если участнику еще предстоит завершить контрольный период, это последующее наблюдение также будет действовать как вымывание. В течение этого периода вымывания участник не будет проходить никаких тренировок. Цель этого периода вымывания состоит в том, чтобы свести к минимуму эффект любой острой реакции от тренировочного периода до контрольного периода.