Механизмы артериальной гипотензии при хронической травме спинного мозга

Методы и процедуры

Скрининговая спирометрия будет проводиться с пациентом, сидящим в его/ее личном инвалидном кресле, с использованием системы BreezeSuite. Форсированная жизненная емкость легких (ФЖЕЛ) и объем форсированного выдоха за 1 секунду (ОФВ1) будут получены и выражены в процентах от прогнозируемого значения для каждого субъекта на основе базы данных неврологически интактных лиц без известных легочных жалоб, которая была получена в зависимости от пола. , возраст и рост. Будут получены три приемлемые спирограммы, и будет использован результат их лучшей попытки.

Скрининговый ортостатический стресс-тест будет проводиться у пациента, помещенного в кардиологическое кресло (гидравлика кресла). Левую руку помещают на повязку и держат на уровне сердца на протяжении всего исследования. Непрерывное артериальное давление от удара к удару будет измеряться с помощью манжеты для пальца, надетой на левый средний или указательный палец (Portapres-2) в положении лежа на спине и когда участников переводят в вертикальное сидячее положение. Лежащие положения будут поддерживаться в течение 15 мин. и вертикальное положение будет поддерживаться в течение 5 мин. Исходные значения в положении лежа на спине будут записываться в течение последних 5 минут непосредственно перед переходом в вертикальное положение. Этот тест будет прерван, если у субъектов возникнет головокружение или появятся симптомы обморока.

Спирометрия и тесты силы дыхательных мышц. Стандартная спирометрия будет проводиться в положении сидя с использованием системы BreezeSuite (MedGraphics). Будут получены FVC и FEV1. Датчик дифференциального давления MP45-36-871-350 с картой ПК UPC 2100 и программным обеспечением (Validyne Engineering) будет использоваться для измерения максимального давления вдоха (PImax) и максимального давления выдоха (PEmax) в положении сидя. PImax будет измеряться во время максимального усилия вдоха, начиная с почти остаточного объема, а PEmax будет измеряться во время максимального усилия выдоха, начиная с почти полной емкости легких. Субъектов попросят использовать трехходовую клапанную систему с резиновой трубкой в ​​качестве мундштука. Манометр имеет отверстие диаметром 1,5 мм, чтобы предотвратить закрытие голосовой щели и уменьшить участие щечных мышц во время измерений. Для оценки потребуется резкое сильное усилие в течение как минимум 2 секунд. За максимальное давление будет приниматься максимальное значение, сохраняющееся в течение одной секунды. Максимальное значение из трех маневров, отличающееся менее чем на 20%, будет усреднено. Перед тестом участникам будут даны конкретные инструкции, и они будут устно инструктированы на протяжении всей спирометрии и маневров силы дыхательных мышц.

Ортостатический стресс-тест:

Каждый участник будет протестирован утром в тихой сердечно-сосудистой лаборатории с контролируемой температурой (~22°C). Их диета будет ограничена, чтобы исключить кофеин, алкоголь и продукты с высоким содержанием жира вечером накануне и утром в день исследования. Перед началом исследования участников попросят опорожнить мочевой пузырь. Непрерывное артериальное АД будет получено с помощью манжеты, наложенной на левый средний, указательный или большой палец (Portapres-2;). Левую руку помещают на повязку и держат на уровне сердца на протяжении всего исследования. Артериальное АД измеряется вручную в начале контрольного периода в положении лежа и в конце периода восстановления с помощью цифрового устройства для измерения артериального давления. ЭКГ в 3-х отведениях будет помещена для мониторинга ЭКГ. Кинематика грудной клетки и живота (дыхательная кинематика) будет получена с помощью индукционного плетизмографа. Базовая запись в течение 15 мин. начнется после 5-минутного периода отдыха, который последует за подготовкой субъекта. В конце 15-минутной записи в положении лежа участники будут пассивно переведены в вертикальное сидячее положение. Это положение сохраняется в течение 15 мин. Этот тест будет прерван, если у субъектов возникнет головокружение или появятся симптомы обморока. Гемодинамические параметры будут получены с частотой 1000 Гц с использованием системы ML880 PowerLab. ЭКГ, САД и ДАД будут рассчитываться на основе непрерывной записи, а затем все переменные будут уменьшены до 5 Гц. САД за ударом, ДАД, RR-интервал и ЧСС также будут рассчитываться на основе полученных непрерывных данных АД и ЭКГ. Все анализы будут проводиться с помощью Matlab. Кровоток в сердце будет измеряться с помощью УЗИ сердца с использованием стандартного оборудования путем размещения датчика над сердцем.

Катехоламины крови:

Катетер-бабочка будет вставлен в антекубитальную вену во время инструментальной обработки, чтобы обеспечить сбор крови без дополнительного стресса для участника. Восемь миллилитров венозной крови будут взяты из локтевой вены в конце 15-минутного лежания на спине для оценки исходных уровней адреналина и норадреналина. Забор крови будет повторен через 3 и в конце 15 мин. вертикального положения для оценки быстрой и устойчивой реакции катехоламинов на ортостатический стресс.

Оценка барорефлекса: последние 5 мин. данных, полученных с каждой позиции, будут использоваться для дальнейшего анализа. Временные ряды интервалов САД и RR от одного удара к другому будут сканироваться для трех или более последовательных сокращений, которые независимо содержат повышение и снижение давления (САД+, САД-) и интервала RR (RR+, RR-) с минимальным САД 1 мм рт. & Пороговые значения интервала RR 4 мс. Если за идентифицированной последовательностью SBP следует идентифицированная последовательность RR с задержкой в ​​ноль, один или два удара, эти последовательности SBP и RR будут назначены как связанные. Только связанные последовательности с коэффициентом регрессии r>0,90 будут приняты в качестве последовательностей барорефлекса (BRsq). Средний наклон всех BRsq будет рассчитан и принят в качестве оценки чувствительности барорефлекса (BRS, мс/мм рт. ст.). Количество сокращений, задействованных в рампах САД и BRsq, будет определяться в каждой позиции наклона. Индекс эффективности барорефлекса (BEI) будет рассчитываться как отношение между общим количеством BRsq и общим количеством скачков САД.

Протокол sEMG: электрические импульсы возникают в регуляторных нейронах, переносятся через двигательные нервы, передаются через нервно-мышечные соединения и распространяются по мышечным мембранам, могут быть зарегистрированы с помощью поверхностной электромиографии (sEMG). Этот физиологический тест часто используется во время клинического тестирования функции легких и в исследованиях, было показано, что это точное отражение сократительной силы дыхательных мышц. Мы будем использовать многомышечную оценку двигательной активности центральной нервной системы, основанную на sEMG, зарегистрированную во время произвольных двигательных задач, выполняемых в положении лежа на спине в строго контролируемых условиях. это было основано на принципах оценки контроля моторики мозга (BMCA). Протокол состоит из следующих произвольных маневров, за которыми следуют 5 мин. спокойного дыхания: глубокий вдох, задача PImax и задача PEmax. Каждый маневр сопровождается звуковым сигналом и повторяется три раза. PImax и PEmax во время этих задач будут поддерживаться в течение как минимум 5 секунд. Давление в дыхательных путях будет регистрироваться одновременно с сЭМГ с использованием системы трехходового клапана с датчиком давления, как описано выше. Запись поверхностной ЭМГ будет выполняться с помощью пар утопленных поверхностных электродов с колпачками из хлорида серебра FE9 (Grass Instruments, W Warwick, RI), расположенных по центру над мышцей и расположенных на расстоянии 3 см друг от друга для каждой записываемой мышцы. Кожа будет подготовлена ​​для снижения внутриэлектродного импеданса. Будут записаны правая и левая верхняя части грудных (PEC), 6-е межреберье (IC6), прямая мышца живота (RA) и косая мышца живота (OBL). Заземляющий электрод будет помещен над отростком акромиона. sEMG будет записана с использованием неврологической рабочей станции Eclipse (Axon Systems Inc.). Входящие сигналы sEMG будут усиливаться с коэффициентом усиления 500, фильтроваться на частоте 30-1000 Гц и дискретизироваться на частоте 2000 Гц.

Ультразвуковая эхография сердца: будут получены стандартные эхокардиограммы левого желудочка в состоянии покоя на спине с измерением конечно-диастолического диаметра (Dd) и конечно-систолического диаметра (Ds). Будет проанализировано десять последовательных сокращений, и среднее значение будет использоваться для расчета сердечного выброса (Q): Q= (Dd)3- (DS)3x HR 35.

Тренировка дыхательных мышц:

Во время тренировки испытуемые будут сидеть в личном инвалидном кресле с наклоном головы примерно на 45°. Пороговое устройство положительного давления на выдохе и пороговый тренажер для мышц вдоха с фланцевым мундштуком будут использоваться в диапазоне от 20 до 41 см H2O. Эти устройства будут собираться вместе с помощью Т-образного разъема (Airlife 001504). Участники будут проинструктированы выполнять максимальные усилия вдоха и выдоха против нагрузки давлением. Во время вдоха субъекты будут проинструктированы начинать каждый вдох с остаточного объема (RV) и поддерживать усилие, пока их легкие не почувствуют себя полными. Во время выдоха субъектам будет предложено дышать за счет полной емкости легких и поддерживать свои усилия, пока их легкие не почувствуют себя пустыми. Участникам будет предложено тренироваться 45 мин. в день, 5 дней в неделю, в течение 4 недель. Тренировка будет начинаться с нагрузки, равной 20% их индивидуальных PImax и PEmax, с постепенным увеличением до 40% их исходных PImax или PEmax. Цель будет заключаться в том, чтобы все пациенты тренировались с 40% PImax и PEmax в течение последней недели обучения. Протокол интервальной тренировки будет использоваться с пациентами, выполняющими шесть рабочих подходов по 5 минут. по продолжительности, разделенные интервалами отдыха длительностью 1-3 мин.. Член исследовательской группы будет контролировать все учебные занятия.

Предварительные результаты показали, что РМТ увеличивает ФЖЕЛ, ОФВ1, PImax и PEmax у экспериментальных субъектов по сравнению со значениями до тренировки. Наибольший эффект ожидается для показателей выдоха (FEV1 и PEmax). Одной из причин этого может быть тот факт, что экспираторная функция, наиболее ограниченная после ТСМ, имеет большее окно для изменений. Наши результаты показали, что среднее увеличение на 8-9% при размере выборки 24-26 пациентов могло выявить достоверную разницу с мощностью 80-86% во всех спирометрических показателях.

Цель 2. Улучшение АД и механизмов, связанных с изменением АД, оценивали по низкочастотной составляющей спектральной плотности мощности значений систолического (САД) и диастолического (ДАД) АД и количества катехоламинов, измеренных в крови. На основании предварительных данных ожидаются небольшие изменения показателей АД в покое после тренировки. Однако после тренировки ожидается, что повышение САД при смене положения сидя на сидячее будет сильным с низкой вариабельностью. Расчеты показали, что даже при n=20 мощность составит 84%, а при n=24 она увеличится до 94%. Ожидается, что изменения ДАД будут ниже при мощности 80% для n=24. Аналогичные значения были получены при анализе низкочастотных модуляций САД и ДАД.

Согласно этому анализу, количество испытуемых от 20 до 24 приведет к значительному увеличению мощности на 87%. Эффективность и чувствительность барорефлекса улучшились после тренировки в предварительном исследовании. После тренировки, в ответ на ортостатический стресс, было получено значительное увеличение барорефлексной реакции, и мощность 83% будет получена при размере выборки 24. Чувствительность барорефлекса отличалась значительно большей вариабельностью. Если вариабельность в предлагаемом исследовании остается высокой, вероятность достижения достоверной разницы между результатами до и после тренировки составляет 83% при размере выборки 28 пациентов.

Однако снижение вариабельности весьма вероятно при увеличении размера выборки, а мощность увеличивается до 86% при выборке из 24 пациентов с уменьшением вариабельности на 32%.

По результатам повторных тестовых записей у 10 испытуемых с ТСМ соответствующего количества нетренированных испытуемых (n=12) будет достаточно для формирования контрольной группы. Было обнаружено, что отклонения от средних значений настолько малы, что было бы невозможно достичь значимости при разумном размере выборки для этой группы.