Effekt av NMES på Quadriceps muskelstyrka och uthållighet hos patienter med KOL (NMES)

Kronisk obstruktiv lungsjukdom (KOL) är ett respiratoriskt tillstånd som resulterar i en blandning av små luftvägssjukdomar och parenkymförstöring, förändringar som är karakteristiska för emfysem. Forskning visade att KOL också kännetecknas av ihållande luftflödesbegränsning, en aspekt som vissa författare noterade vara en viktig orsak till sjuklighet och sjukdomsbörda över hela världen. En av 8 patienter som lider av en exacerbation av KOL måste läggas in på sjukhuset. Litteraturen rapporterade också att återinläggningar efter utskrivning uppgick till mer än 20 % inom de första 20 dagarna och fortsatte att öka till cirka 33 % inom de första 90 dagarna efter utskrivning från sjukhuset. Med tanke på att en stor del av patienterna kommer att behöva ytterligare sjukhusvistelser kommer detta därför att medföra en ekonomisk börda för hälso- och sjukvårdssystemen.

Den betonade det faktum att förutom lungförändringar och andningsstörningar har patienter som diagnostiserats med KOL systemiska morfologiska och biomekaniska förändringar. Morfologiska förändringar inkluderar en minskning av tvärsnittsarean och en minskning av muskelmassa. Biokemiska förändringar beror främst på långvarig användning av steroider och kroniskt systemiskt inflammatoriskt syndrom (CSIS). Givet sådana förändringar krävs mer energi under dagliga aktiviteter (ADL) av sådana patienter, vilket resulterar i andnöd (SOB) efter minimala övningar.

På grund av muskeldysfunktion utvecklar dessa patienter fysisk dekonditionering, vilket är ett av de primära rapporterade symtomen. Den primära orsaken till detta är de närvarande andningsbegränsningarna.

Allvarligheten av tillståndet och relaterade patofysiologiska förändringar förutsäger också nivån av träningstolerans, med ett sämre tillstånd som resulterar i ökade nivåer av muskelatrofi, svaghet som främst påverkar de nedre extremiteterna och dålig oxidativ kapacitet. Under 2008 noterades att majoriteten av patienterna med en svår form av KOL var så svaga eller dyspnéiska, vilket gjorde att de inte kunde tolerera tillräckliga träningsintensiteter som krävs för att förbättra deras fysiska aktivitetsnivå. Sådana patienter noterades bli dyspnéiska efter lågintensiv fysisk aktivitet, vilket resulterade i en minskad fysisk aktivitet för att kontrollera sin SOB, med i slutändan en tredjedel av dessa patienter som uppvisade quadriceps muskelsvaghet relaterad till orörlighet och minskad träningstolerans.

Försämring av muskelstyrka var det vanligaste rapporterade symtomet som kännetecknar lemmuskeldysfunktion hos personer med KOL. År 2014, Mathur et al. noterade att förekomsten av KOL-patienter som upplevde tidig avbrytning av träningen relaterat till bentrötthet var cirka 40 % vanligare än patienternas betyg om SOB. Ytterligare 30 % av populationsprovet rapporterade lika bentrötthet och dyspné.

Ju fler patienter med KOL som blir orörliga, desto mer muskelmassa förloras, och denna förlust fortsätter att öka i perioder av sjukhusvistelse på grund av en exacerbation. Gosselink och Langer (2016) menade att orörlighet och inaktivitet båda avsevärt bidrog till muskelatrofi via termen "mekanisk tystnad".

Rädsla och orörlighet under och eller exakt efter en AECOPD spelar också en stor roll för styrkan i quadriceps. Försämringen av fysisk aktivitet och muskelstyrka, främst quadricepsmuskeln, noterades under hela sjukdomsförloppet. Det är ytterligare uppenbart under sjukhusvårdsfasen på grund av en akut uppkomst av KOL.

Forskningen har nu ändrat inriktning för att hitta nya metoder och modaliteter som kan hjälpa KOL-patienter att upprätthålla någon form av muskelaktivitet även under deras svagaste dagar. Neuromuskulär elektrisk nervstimulering (NMES) har varit den mest undersökta modaliteten i kombination med pulmonell rehabilitering (PR) med en variation i parametrar användning och varaktighet av applicering.

NMES är ett icke-invasivt sätt för muskelsammandragning och introducerades som ett sätt för rehabilitering efter muskelskada, kirurgi och så småningom vid vissa sjukdomar. NMES innebär att man placerar en ledande dyna över muskeln och använder en intermittent elektrisk ström för att utlösa aktionspotentialer och aktivera de intramuskulära nervgrenarna och muskelfibrerna för att generera en kraftig muskelkontraktion. Det är en apparat som är självadministrerad, inte kräver övervakning och som har en låg metabolisk belastning, vilket ger en acceptabel terapi för patienter med hög symtombörda.

Därför, efter att ha granskat de ovan nämnda luckorna i litteraturen där NMES framstår som en lovande metod för att hjälpa patienter med en förvärrande episod av KOL.

Metodik

För att besvara forskningsfrågan ovan ska en studiedesign av typen Randomized Control Trial (RCT) användas. En RCT är en studie där deltagarna slumpmässigt fördelas till en experiment- och kontrollgrupp. När studien genomförs är den enda förväntade skillnaden mellan kontroll- och experimentgruppen i en randomiserad kontrollerad studie den utfallsvariabel som studeras. Detta är viktigt för att approximera ett kontrollerat experiment, minska bias och även förbättra statistisk effektivitet. I denna forskningsstudie är quadricepsstyrka och uthållighet de primära resultatvariablerna. Med CAT och förändringar i rectus femoris ska tjocklek och bredd genom diagnostiskt ultraljud fungera som sekundära utfallsmått.

Datainsamlingen ska fokusera på att mäta styrka i quadriceps och bedöma för strukturella förändringar, förändringar i antalet upprepningar av sittande och stå under en varaktighet av 1 minut och förändringar i COPD Assessment Test (CAT) poäng. Patienterna ska uppmanas att utföra dessa tester vid intagningen och samma dag efter utskrivning från sjukhuset. En kvantitativ analys kommer att följa för att avgöra om NMES påverkade quadriceps muskelstyrka och uthållighet under en akut exacerbation av KOL. Samtidigt kommer samma kvantitativa tillvägagångssätt att användas för att bestämma svårighetsgraden hos patienter som tas in med en AECOPD på sjukhuset, tillsammans med nivån av ångest och depression relaterad till det kroniska tillståndet.

Denna forskningsstudie kommer att anta ett randomiserat experimentellt forskningsförsök. Patienterna kommer slumpmässigt att delas in i två grupper, kontrollgruppen och experimentgruppen genom en oförutsedd randomiserad sekvens och implementera sekvensen som döljer behandlingen tills patienterna formellt tilldelas sina grupper. Kontrollgruppen ska få den sedvanliga sjukgymnastikbehandling som idag erbjuds dessa patienter på vårdavdelningen av sjukgymnaster som ansvarar för deras vård. Deltagarna ska ges en unik kod innan studien påbörjas. Alla måste tidigare ha diagnostiserats med KOL enligt kriterierna för Global Initiative for Chronic Obstructive Pulmonary Disease (GOLD), vilket innebär att patienterna fick ett forcerat utandningsflöde på en sekund (FEV1) på <70 % av det förutsagda värdet och ett forcerat utandningsflöde på en sekund. Expiratoriskt flöde på en sekund till forcerad vitalkapacitet (FEV1: FVC) på <0,70.

Intervention

Alla inskrivna patienter kommer att slumpmässigt fördelas i två grupper, kontrollgruppen och experimentgruppen. Varje deltagare ska ges en kod innan studien påbörjas. Koden kommer endast att vara känd för forskaren och handledaren, den senare har ingen tillgång till den dator som används för datainsamling. Kontrollgruppen ska få sedvanlig sjukgymnastikbehandling på sina respektive avdelningar. Patienterna som är inskrivna i experimentgruppen kommer att ha den vanliga sjukgymnastikbehandlingen med tillägg av NMES under hela sin sjukhusvistelse. Elektroder ska placeras på muskelgruppen quadriceps, bilateralt och samtidigt.

Muskelstimulering uppnås med hjälp av en bärbar stimulator, som kan generera elektriska pulser. Elektroderna måste placeras över den motoriska punkten av muskeln eller muskelgruppen som ska stimuleras. Amplitud, hastighet och vågform, som också kan kallas stimulusparametrarna, justeras för att underlätta rörelsekvalitet och kontraktion utan att muskeln blir uttröttad under hela behandlingssessionen (Hultman et al., 1983). NMES beskrivs som en lättanvänd, lättläst och bekväm apparat där parametrarna är justerbara efter patientens progression och programigenkänning lätt kan användas av patienten.

Dessa parametrar har valts baserat på rapporter som drog slutsatsen att en frekvens på mer än 50Hz stimulerar orsakar en tetanisk fusion, vilket stimulerar muskelkontraktion. Olika andra studier stödde också sådana parametrar

Etiska betänkligheter

Etiskt godkännande söktes och godkändes av University of Malta Research Ethics Committee (UREC). Patienterna kommer att instrueras om studien genom muntliga och skriftliga informationsbrev och samtycke kommer att begäras. Informerat samtycke kommer att behövas från deltagarna och kommer att få lämna forskningsstudien när så önskas. All data som kommer att samlas in om patienten kommer endast att användas för denna studie. All information som samlats in före och efter forskningsstudien kommer att kasseras när den är avslutad.