Влияние тренировки дыхательных мышц на одышку (одышку) и постуральный контроль у пациентов с ХОБЛ

Целью этого клинического исследования является выяснение механизмов облегчения одышки и улучшения постурального контроля после тренировки мышц вдоха (ТИМ) у пациентов с ХОБЛ.

Тест с циклической нагрузкой на выносливость (тест с постоянной рабочей скоростью (CWR)) будет использоваться для оценки интенсивности и неприятности одышки при сопоставимых усилиях дыхания, при сопоставимых скоростях работы на велоэргометре до и после ТИМ. Пациенты будут выполнять тест CWR при 75% пиковой скорости работы, достигнутой во время теста с максимальной сердечно-легочной нагрузкой (CPET). До, во время и после велотестов CWR пациенты будут оценивать интенсивность одышки, неприятные ощущения от одышки, тревогу, связанную с дыханием, и дискомфорт в ногах, используя модифицированную 10-балльную шкалу Борга. Пациентов попросят сообщить о качественных характеристиках одышки в конце цикла CWR. Максимальная продолжительность теста CWR будет записываться, а уровни минутной вентиляции будут регистрироваться непрерывно на протяжении всего протокола упражнений. С помощью этого теста на выносливость исследователи смогут оценить изменения в появлении одышки (интенсивность и неприятность) и производительность в упражнениях на выносливость до и после ТИМ.

Поверхностная электромиография (ЭМГ) и многопарная катетерная система пищеводных электродов будут использоваться во время тренировки CWR для оценки рекрутирования дыхательных мышц, дыхательных усилий и нервных импульсов к различным дыхательным мышцам. Катетер будет вставлен для непрерывной регистрации Pes (давление в пищеводе), Pgas (давление в желудке) и EMGdi (электромиограмма мышцы диафрагмы). PesMax (максимальное давление в пищеводе), PgasMax (максимальное давление в желудке) и PdiMax (максимальное трансдиафрагмальное давление) будут получены во время максимальных маневров вдыхания и кашля. Методы чрескожной поверхностной электромиографии (пЭМГ) будут применяться к лестничным, грудино-ключично-сосцевидным и парастернальным межреберным мышцам для регистрации нервного импульса к этим дыхательным мышцам. Благодаря этим измерениям исследователи смогут оценить, есть ли какие-либо изменения в характере рекрутирования дыхательных мышц и возбуждении дыхательных нейронов к различным дыхательным мышцам после ТИМ.

Во время упражнения «Дыхательный мышечный метаборефлекс» вызывает симпатически опосредованную вазоконстрикцию локомоторных мышц конечностей, снижение снабжения кровью и кислородом активных мышц конечностей из-за утомления локомоторных мышц. Силы сокращения четырехглавой мышцы, вызванные магнитной стимуляцией бедренного нерва, будут оцениваться для измерения усталости локомоторных мышц в идентичные моменты времени нагрузки во время теста CWR до и после вмешательства. С помощью этого метода исследователи смогут оценить, задерживается ли начало утомления локомоторных мышц после ТИМ.

Будет проведено исследование изокапнического гиперпноэ для оценки перфузии дыхательных мышц, интенсивности и неприятности одышки, характера рекрутирования дыхательных мышц, дыхательных усилий и нервной дыхательной активности без работы локомоторных мышц до и после ТИМ. Пациентов попросят поддерживать целевую схему минутной вентиляции, равную их частоте дыхания, дыхательному объему и минутной вентиляции, зарегистрированным в состоянии покоя и в течение последней минуты теста с физической нагрузкой с постоянной нагрузкой (при ~75% WRpeak). Экспериментаторы будут давать пациентам словесные указания по регулировке частоты и глубины их дыхания таким образом, чтобы целевая вентиляция была достигнута и поддерживалась постоянной в пределах ± 5%. Изокапния будет поддерживаться путем вдоха испытуемых из мешка Дугласа, содержащего 5% CO2, 21% O2, баланс N2, который будет соединен с двухходовым нереверсивным клапаном (модель 2700, Ганс Рудольф) с помощью куска трубки.

Нагрузочные дыхательные тесты будут выполняться для оценки интенсивности и неприятности одышки, моделей рекрутирования дыхательных мышц, дыхательных усилий и нервной дыхательной активности. Пациентов попросят дышать через устройство резистивной нагрузки с коническим потоком (TFRL) (powerbreathe KH1) так долго, как они могут (3-7 минут), сопротивление будет установлено на уровне 50% от PImax пациентов. Будет контролироваться частота сердечных сокращений, насыщение кислородом и количество вдохов. До и после теста Борга будут регистрироваться одышка, усилие вдоха и неприятные ощущения. Тест будет повторен через 8 недель ИМТ при той же резистентности. Одышка Борга, инспираторное усилие и неприятные ощущения будут регистрироваться на пределе времени предварительной тренировки и на пределе симптомов. Максимальное время после тренировки может составлять до 15 минут.

Дыхательный (т. е. межреберный, лестничный и брюшной) и индекс кровотока в двигательных мышцах (т. е. латеральная широкая мышца бедра) будут одновременно измеряться во время испытаний с изокапническим гиперпноэ, а также во время теста CWR (при 75% пиковой рабочей скорости) до и после IMT. в соответствии с ранее установленным методом с использованием ближней инфракрасной спектроскопии (NIRS) и индоцианинового зеленого (ICG). Доставка кислорода через дыхательные (т. е. межреберные, лестничные, брюшные) и двигательные мышцы (т. е. латеральную широкую мышцу бедра) будет рассчитываться путем умножения индекса кровотока на содержание кислорода в артериальной крови, последнее будет рассчитываться неинвазивно с помощью пульсоксиметрии. Насыщение кислородом (Stio2) дыхательной (т. е. межреберной, лестничной, брюшной) и локомоторных мышц (т. е. латеральной широкой мышцы бедра) — индекс доступности кислорода, отражающий баланс между подачей и потребностью в кислороде, — будет непрерывно регистрироваться во время испытания с помощью NIRS.

Неинвазивная методика изучения нейронной обработки дыхательных ощущений будет использоваться для оценки изменений в компоненте аффективной неприятности одышки во время стандартизированной дыхательной задачи с нагрузкой. Электроэнцефалография (ЭЭГ) будет использоваться для измерения связанных с дыханием вызванных потенциалов (RREP) во время дыхания с нагрузкой и без нагрузки. RREP, регистрируемый по ЭЭГ, представляет собой измерение активности коры головного мозга, которая вызывается активацией механорецепторов легких и мышц из-за коротких инспираторных окклюзий. Пациенты будут носить датчики ЭЭГ [129-канальная система, Electrical Geodesics Inc., Юджин, США] и дышать через дыхательный контур с нереверсивным клапаном через мундштук. Вдох будет прерываться на короткое время на 150 миллисекунд каждые два-шесть вдохов путем активации окклюзионного клапана сжатым воздухом, который вызывает RREP. Пациенты будут оценивать воспринимаемую ими интенсивность и неприятность одышки и интенсивность окклюзии по шкале Борга, в то время как инспираторная нагрузка и окклюзия будут применяться через дыхательный клапан. Этот метод будет использоваться для оценки того, меньше ли неприятных ощущений связано с заданным уровнем одышки, вызванной заданием на резистивное дыхание, и коррелируют ли эти изменения с изменениями в центральной обработке ощущения одышки.

Для оценки постурального баланса смещение центра давления (ЦД) в будет оцениваться по необработанным данным силовой пластины с использованием уравнения: ЦД = Mx/Fz (медиально-боковой) и ЦД=My/Fz (передне-задний). CoP будет измеряться в вертикальном положении с зрением и без него, на устойчивой и нестабильной (поронопластовой подушке) опорной поверхности. В некоторых случаях для оценки роли проприоцепции в постуральном контроле применяется локальная мышечная вибрация голеностопного сустава и/или мышц спины. Кроме того, в некоторых условиях будет предложено повторяющееся баллистическое движение руки, чтобы оценить влияние внутреннего возмущения на постуральный контроль. Среднеквадратические значения смещения ЦД будут использоваться для анализа показателей постуральной стабильности, а средние значения будут рассчитаны для испытаний на вибрацию для анализа ожидаемого направленного эффекта. Для определения стратегии проприоцептивного постурального контроля будет рассчитано соотношение смещений ЦД при испытании на вибрацию мышц голеностопного сустава по отношению к испытанию на вибрацию мышц спины.

Размер выборки из 16 участников для группы вмешательства и 8 участников для контрольной группы требуется для выявления разницы в одну единицу по шкале Борга-10 одышки, при условии, что стандартное отклонение в 1 единицу в изменении оценки одышки между измерениями до и после (мощность 80 %, уровень значимости р<0,05). Эти оценки основаны на предыдущей работе по одышке во время физической нагрузки. Таким образом, будут включены 24 клинически стабильных пациента с ХОБЛ со слабостью инспираторных мышц (PiMax<70% от должного или <60 см H2O) и симптомами одышки (BDI<7). Пациенты, которые не могут выполнять нагрузочные пробы, будут исключены.

Пациенты будут выполнять ежедневную тренировку, состоящую из двух тренировок по 30 вдохов (интенсивность ~ 50% от PiMax; 4-5 минут на сессию). Один сеанс в неделю будет проводиться под наблюдением в исследовательском центре. ТИМ будет выполняться с использованием электронного устройства резистивной нагрузки с конусным потоком (TFRL) [POWERbreath®KH1, HaB International Ltd., Саутам, Великобритания] в течение 8 недель. PiMax будет измеряться каждую неделю, чтобы увеличить соответствующую интенсивность тренировок примерно до 50% от PiMax на данный момент. Имитационная группа будет выполнять IMT при инспираторной нагрузке, которая, как ожидается, не улучшит функцию инспираторных мышц (интенсивность <10% от исходного PiMax; не меняется на протяжении всего протокола).

Различия в первичных и вторичных результатах между группами после 8 недель IMT будут сравниваться с поправкой на исходные различия в анализе ковариации (ANCOVA).