Preoperativ Inspiratorisk muskelträning

Mycket aktiva muskler som diafragman är särskilt känsliga för både avbrott och träning. Till exempel atrofiar diafragmafibrer av kontrollerade mekaniskt ventilerade unga vuxna med mer än 50 % inom 36 timmar efter fullständig inaktivitet, och mekanisk ventilation (MV) initierar signalvägar inom de första timmarna av inaktivitet som främjar progressiv diafragmatisk fiberdysfunktion. Utredarna har visat att utbredd atrofisignalering börjar i operationssalen under hjärtkirurgi, efter bara några timmars MV. Utöver denna fiberatrofi leder MV till betydande minskningar i membranets styrka, vilket kan förlänga tiden det tar att avvänja från MV. Den kliniska förekomsten av tidig debut, progressiv kontraktil dysfunktion definieras som ventilatorinducerad diafragmatisk dysfunktion (VIDD). VIDD ses som en primär bidragsgivare till svårigheter med avvänjning från MV.

Omvänt har forskarna visat att IMT ökar den tryckgenererande kapaciteten hos diafragman och inspiratoriska synergistiska muskler, och underlättar avvänjning hos patienter med VIDD. Preoperativ IMT under så lite som 1-2 veckor sägs öka inandningsmuskelstyrkan. IMT före hjärt-thoraxkirurgi har visat sig minska postoperativa lungkomplikationer såsom atelektas, lunginflammation eller försenad ventilatoravvänjning. Dessutom är styrka förknippade med preoperativ IMT associerade med kortare ICU och sjukhusvistelser, vilket potentiellt kan ge en kostnadsfördel.

Tyvärr vet man väldigt lite om de neuromuskulära anpassningarna och signalmekanismerna som bidrar till dessa IMT kliniska fördelar. En särskilt ny aspekt av detta projekt är att det kommer att bli den första studien av de mekanismer som bidrar till diafragmaförstärkning. En större förståelse för dessa mekanismer kan hjälpa framtida utredare att utveckla effektivare träningsrecept för att kompensera för MV-användning i fall som kirurgi, och det kan hjälpa till att identifiera molekyler och träning som skulle kunna skydda diafragman hos individer som inte kan träna i förväg, som i vid akuta infektioner som äventyrar andningen.

Det övergripande syftet med denna studie är att undersöka neuromuskulär ombyggnad av diafragman i samband med preoperativ, telehälsa levererad IMT, jämfört med andningsträning för avslappning (RLX). Guidade RLX-övningar har visat sig förbättra postoperativ smärtuppfattning och måttligt sänka det systoliska blodtrycket hos hypertensiva men tros inte signifikant förändra diafragmans styrka.

Fyrtio vuxna frivilliga kommer att få antingen IMT (n=20) eller RLX-träning (n=20) i 2-4 veckor före elektiv kardiotoraxkirurgi och genomgå andningstest före och efter träningsperioden. En biopsi av full tjocklek (cirka 6 mm x 20 mm) från det högra ventrala kustdiafragman kommer att tas så snart diafragman exponeras under operationen. Dessutom kommer en biopsi från pectoralis major att tas och användas som en icke-tränad kontrollmuskel. Histologiska och RNA-sekvensanalyser kommer att utföras för att undersöka de mekanismer som bidrar till neuromuskulära anpassningar till träning.