Neuromodulering för att förbättra andningsfunktionen vid cervikal ryggmärgsskada

Det finns fem huvudfaser i denna studie. Den första fasen är baslinjetestning, andra fasen är temporärt implantat, tredje fasen är post-temporär implantatkartläggning/behandling, fjärde fasen är permanent implantat och femte fasen är postpermanent implantatbehandling. Under var och en av de tre faserna kommer försökspersonerna att ha laboratorietestsessioner två gånger i veckan och dagliga hemmaträningspass. Eftersom detta är en förstudie är faserna utformade för att välja ämnen som kommer att vara mest lyhörda och som kommer att dra nytta av denna strategi.

Fas 1. Baslinjetestning/träning (upp till 6 månader, UCLA Semel Institute for Neuroscience and Human Behaviour), vars syfte är att säkerställa att varje försöksperson börjar med de fulla fördelarna som kan uppnås med standardrehabiliterande andningsterapi och har en stabil baslinje för funktion innan de påbörjar epidural stimulering. 15 ämnen kommer att genomgå denna fas. Maximalt inandnings- och utandningstryck, spontan andningsaktivitet i vila och andningsmuskel-EMG kommer att mätas under denna fas. Försökspersoner i respiratorassistläge (om inte eller tills de kan upprätthålla adekvat andning på egen hand) kommer att övervakas via pneumotachometer för förändringar i andningsfrekvensen. Dessutom kommer försökspersonerna att genomgå motoriska och sensoriska tester. Försökspersonerna måste visa stabil andningsfunktion före implantation, därför om en patient visar små förbättringar efter 3 månader kommer försökspersonen att fortsätta träna tills de har uppnått sin maximala effekt av träningen (upp till 6 månader). Försökspersoner som visar stabil baslinje efter 3 månader kommer att gå vidare till fas 2. Om en patients hälsa försämras, inklusive icke-andningsfunktion, kommer patienten att bedömas av lämplig läkare och testning kommer att hållas tills patientens hälsa har förbättrats och håller sig stabil i minst 2 månader.

Fas 2. Tillfälligt implantat (1 dag, 24 timmars övernattning, UCLA Medical Center, Santa Monica). Försökspersoner kommer att genomgå en tillfällig stimulatorimplantatoperation. Under operationen kommer intraoperativ kartläggning med implantatet att utföras för att visa effektiva stimuleringsområden. Upp till 12 försökspersoner med bevis för svar på baslinjetestning kommer att genomgå denna fas från poolen av 12 försökspersoner i fas 1 ovan. Respons på andningsträning kommer att baseras på maximal andningsansträngning, andningsförmåga i vila och andningsmuskel-EMG. Försökspersoner kommer att övervakas över natten efter operation som en försiktighetsåtgärd.

Fas 3. Post-temporär implantatkartläggning/behandling (upp till 10 dagar, UCLA Semel Institute for Neuroscience and Human Behavior) Andningsförmåga kommer att bedömas. Respiratorisk rehabilitering med stimulatorn kommer att användas för att återaktivera andningsfunktionen. Försökspersoner kommer att testas dagligen, upp till 10 icke-konsekutiva sessioner på kliniken. Varje session tar upp till 2 timmar. Patienten kommer att ha det tillfälliga implantatet i minst 1 vecka och högst 2 veckor. Maximal andningsansträngning och andningsförmåga i vila kommer att utvärderas, liksom post-implantat PROM kommer att utvärderas. När optimala parametrar har identifierats kommer elektrodkonfiguration(er) som gör det möjligt för försökspersoner att manipulera sitt andningsmönster att användas. Försökspersoner kommer att tillåtas använda stimulator hemma (dagligen, med identifierade parametrar) med andningsträning utöver testning två gånger i veckan. Hemmabruk innebär att man slår på stimulatorn, andas med ventilatorn. Samma 12 försökspersoner från fas 2 kommer att genomgå denna fas.

Fas 4. Permanent implantat (1 dag, 24 timmars övernattning, UCLA Medical Center, Santa Monica). Försökspersoner kommer att genomgå stimulatorimplantatkirurgi. Under operationen kommer implantation av elektroder att utföras. Den idealiska placeringsplatsen kommer att baseras på tidigare tillfälliga provlokaler. Upp till 10 försökspersoner med de flesta anslutningsmöjligheter och bevis på svar på baslinjetestning kommer att genomgå denna fas från poolen av 12 försökspersoner i fas 3 ovan. Respons på andningsträning kommer att bedömas. Försökspersoner kommer att övervakas över natten efter operation som en försiktighetsåtgärd.

Fas 5. Postpermanent implantatkartläggning/behandling (upp till 12 månader, UCLA Semel Institute for Neuroscience and Human Behavior) där elektrodkonfigurationen/-erna som aktiverar andningsmusklerna kommer att användas. Respiratorisk rehabilitering med stimulatorn kommer att användas för att återaktivera andningsfunktionen. 10 försökspersoner kommer att testas upp till två gånger i veckan på kliniken i upp till 2 timmar per session. Andningsrespons på stimulering kommer att bedömas. När optimala parametrar har identifierats kommer elektrodkonfiguration(er) som gör det möjligt för försökspersoner att manipulera sitt andningsmönster att användas. Försökspersoner kommer att tillåtas använda stimulator hemma (dagligen, med identifierade parametrar) med andningsträning utöver testning två gånger i veckan. Samma 10 försökspersoner från fas 4 kommer att genomgå denna fas.

Tidslinje. Studien är ett säkerhets- och genomförbarhetsförsök. Detta är en enarmsimplantation av permanent elektrod för att bedöma säkerheten och tidig effektivitet av cervikal spinal epidural stimulering för att förbättra andningsfunktionen. Den genomförs under en period på upp till 6 månader eller 21 månader i 1, 2 respektive 3 perioder (fig. 3): Fas 1. Baslinjeträning (upp till 6 månader), Fas 2. Tillfälligt provimplantat (1) dag), Fas 3. Post-temporär prövning av implantatbehandling (upp till 10 dagar), Fas 4. Permanent implantat (1 dag, med upp till 2 månader för kirurgisk återhämtning), Fas 5. Post-permanent implantatbehandling (upp till 12 månader). Därför kommer 15 försökspersoner att vara involverade i upp till 6 månader, medan 12 försökspersoner kommer att vara involverade i upp till 7 månader, och 10 försökspersoner involverade i upp till 21 månader (18 månaders testning med upp till 2 månaders återhämtning).

Hembruk. För att garantera säkerheten kommer ventilatorn att ge stöd åt patienten under hemmabruk med stimulator påslagen, precis som när epiduralstimulering inte är på. Patienten kommer inte att kopplas bort helt från ventilatorn om inte oberoende av ventilatorn uppnås genom en gradvis och mycket noggrant övervakad avvänjningsprocess där patienten kommer att visa stabil O2-mättnad och adekvat minutventilation under avvänjningsstadierna. Avvänjning (och bevis på förbättrad andningsmuskelfunktion) kommer att bestå av att gradvis minska nivån av stöd som levereras av ventilatorn samtidigt som det krävs att patienten upprätthåller en stabil minutventilation på egen hand när avvänjningen sker.

För att garantera säkerheten kommer dessa avvänjningsmanövrar endast att utföras med en andningsterapeut närvarande, och en AMBU-väska med extra O2 kommer att finnas tillgänglig. Dessutom kommer vårdgivaren för säkerhets skull att få puls, blodtryck, temperatur med 15 minuters intervall och O2-mättnad kontinuerligt, eller när det sker en förändring i ventilatorinställningen. Dessutom kommer detta att utföras endast när försökspersonen är vid fullt medvetande, vaken och följer kommandon.