Transkutan funktionell magnetisk muskelstimulering hos kritiskt sjuka (FMS_ICU)

1. Introduktion

   ICU-Acquired Weakness (ICU-AW) är en betydande komplikation av kritisk sjukdom. ICU-AW är vanligt hos patienter med sepsis, systemiskt inflammatoriskt svar och mekaniskt ventilerade. Det uppskattas att cirka 50 % av patienterna som återhämtar sig från den primära sjukdomen stannar kvar på intensivvården med karakteristisk muskelsvaghet. Detta leder till beroende av mekanisk ventilation, vilket förlänger kostsamma intensivvårdsinläggningar. Den resulterande myopatin orsakar ihållande funktionsnedsättning, vilket äventyrar patienter långt efter sjukhusutskrivning.

   1.1 Patofysiologisk grund för utveckling av kritisk sjukdom myopati De patofysiologiska mekanismerna för ICU-AW är dåligt förstådda, vilket leder till frånvaron av specifikt riktade behandlingar för att förebygga dess. Hos de flesta patienter observeras skelettmuskelatrofi, särskilt förlusten av snabba muskelfibrer (typ II) och minskade nivåer av tunga myosinkedjor (MyHC). Förlusten av MyHC är en följd av störd balans mellan dess syntes och nedbrytning. De viktigaste bidragen till utvecklingen av ICU-AW inkluderar systemisk inflammation, sepsis, immobilisering, sedering, hyperglykemi, exponering för neuromuskulära blockerande medel och kortikosteroider, vilket resulterar i minskad muskelmassa och styrka. Det huvudsakliga intracellulära systemet för proteinnedbrytning i skelettmuskler är ubiquitin-proteasomsystemet, som också reglerar MyHC-nedbrytningen.

   1.2 Sjukgymnastik och transkutan elektrisk muskelstimulering Terapeutisk aktivitet på intensivvårdsavdelningen börjar ofta med passiv mobilisering, särskilt hos inaktiva och medvetslösa patienter. Vid behandling av kritiskt sjuka patienter syftar till att minska sedering, ge lämplig analgesi, vilket främjar snabbare uppvaknande och samarbete, och uppmuntrar aktiv rörelse även hos patienter på mekanisk ventilation.

   För muskelstärkande och minskande atrofi kombineras sjukgymnastik ofta med perifer transkutan elektrisk stimulering av skelettmuskler. Med elektrisk stimulering kan muskelstyrkan öka hos icke-kritiskt sjuka patienter genom att använda stimuleringsprotokoll som inte framkallar muskeltrötthet.

   Elektrisk stimulering kan också förändra muskelfunktionaliteten genom att minska andelen snabba, glykolytiska fibrer (typ II), som är dominerande hos mindre aktiva individer med övervägande stillasittande livsstil, till förmån för mer uthållighetsorienterade, långsamt sammandragande muskelfibrer (typ I) (snabb till långsam övergång). Dessa förändringar beror avsevärt på de valda stimuleringsparametrarna, stimuleringens varaktighet och muskelinnervation. På liknande sätt, hos kritiskt sjuka patienter, visade två på varandra följande skelettmuskelbiopsier utförda mellan den 5:e och 15:e dagen av sjukhusvistelsen en signifikant minskning av uthållighet, långsamt sammandragande fibrer.

   Elektrisk stimulering är en lovande metod för att förebygga myopati vid kritisk sjukdom, men den har vissa begränsningar. Studier har inte visat dess effektivitet hos kritiskt sjuka patienter när de påbörjades inom de första sju dagarna av behandlingen och har inte varit effektiva under mycket akuta tillstånd. Elektrisk stimulering kan inducera intensiva och synliga muskelsammandragningar hos endast 75-80 % av kritiskt sjuka patienter, möjligen på grund av vävnadsödem över musklerna som fungerar som isolering, eftersom djupet av elektrisk stimulering är begränsat. Vidare är elektrisk stimulering en smärtsam metod, och smärtbedömning är mer utmanande hos kritiskt sjuka patienter jämfört med den allmänna befolkningen. Därför är valet av parametrar som används vid muskelelektrisk stimulering hos kritiskt sjuka patienter extremt viktigt.

   För att exakt bedöma effektiviteten av elektrisk stimulering används muskeltjockleksbedömning med ultraljud och muskelstyrkabedömning med manuell muskeltestning. Den vanligaste skalan som används för bedömning av muskelstyrka är skalan Medical Research Council (MRC), där mindre än 48 poäng av maximalt 60 poäng eller ett medelpoäng på mindre än 4 definierar ICU-AW. ICU-AW omfattar både neuro- och myopati hos kritiskt sjuka patienter.

   Bifasisk symmetrisk elektrisk stimulering med en frekvens mellan 30-40 Hz, pulslängd på 0,3 msek, med 6 sekunder på och 6-12 sekunder av, och en total varaktighet på 45-55 minuter har visat sig vara mest effektiv. Patienter som fick elektrisk stimulering utöver standardrehabiliteringsbehandling hade signifikant större muskelstyrka enligt MRC-skalan jämfört med patienter som inte fick elektrisk stimulering. Dessutom observerade vi signifikant kortare avvänjning från mekanisk ventilation hos patienter som genomgick muskelelektrisk stimulering.

   1.3 Transkutan funktionell muskelmagnetisk stimulering Transkutan funktionell muskelmagnetisk stimulering (FMS) skiljer sig från elektrisk stimulering genom att den använder en magnetisk applikator istället för två (eller fler) elektroder för muskelvävnadsstimulering och är betydligt mindre smärtsam. En elektrisk spole installerad i applikatorn genererar ett magnetfält som fortplantar sig ut i rymden. Magnetfältet tränger också in i människokroppen, där det inducerar elektriska strömmar. Dessa inducerade strömmar är elektriska stimuli som, ungefär som elektrisk stimulering, artificiellt sprider en signal längs en nervcell (neuron) och därigenom orsakar muskelkontraktion. Trots samma utlösningsmekanism för den elektriska signalen i nervcellen, skiljer sig metoden för energileverans. Således är FMS inte begränsad till att enbart verka på ytstrukturer, vilket är en av de största nackdelarna med elektrisk stimulering, eftersom det sällan når strukturer som är djupare än 12 mm [38]. Till skillnad från elektrisk stimulering tränger FMS djupt in i kroppen utan att applikatorn kommer i direkt kontakt med huden, vilket gör att magnetisk stimulering kan utföras även genom kläder, bandage eller på skadad eller känslig hud. Dessutom, till förmån för FMS, orsakar det inte en hög koncentration av elektrisk ström vid punkten för inträde i kroppen genom huden, och orsakar därför ingen smärta.

   FMS förhindrar inaktiveringsatrofi av skelettmuskler, vilket demonstreras i den mobiliserade extremiteten hos råttor. Transkutan FMS av quadriceps via lårbensnerven är en säker och smärtfri metod även när den appliceras på människor. Vid en stimuleringsfrekvens på 30Hz och ett magnetfält på 1,6 T kan den generera cirka 72±5% av den maximala spontana kontraktionskraften hos quadriceps. Hos patienter med KOL ökade quadriceps FMS den spontana kontraktionskraften med 17 % jämfört med kontrollgruppen och förbättrade livskvaliteten. Patienter med KOL tolererar quadriceps FMS bra, eftersom det inte påverkar oxidativ stress i musklerna men ökar storleken på långsamma muskelfibrer.

   Inom intensivvårdsmedicinen har magnetisk stimulering i första hand använts i diagnostiska syften vid bedömning av diafragmans funktion, bedömning av perifer muskelstyrka och transkraniell elektrisk stimulering som ett diagnostiskt verktyg och terapeutisk stimulering av hjärnceller. Med utvecklingen av moderna transkutana magnetiska stimulatorer uppstår möjligheten att de kan användas inom intensivvårdsmedicin för terapeutiska ändamål som att förebygga myopati av kritisk sjukdom. Hittills har ingen forskning utförts om användningen och effektiviteten av magnetisk stimulering av perifera muskler hos kritiskt sjuka individer.

   1.4 Diagnos av ICU-AW För närvarande finns det inga enstaka standardiserade diagnostiska kriterier som bekräftar förekomsten av ICU-AW. Kliniskt bedöms muskelstyrkan hos lätt sederade deltagande patienter. För att väcka misstanke om ICU-AW, utförs vanligen klinisk bedömning av muskelstyrka med hjälp av en modifierad MRC-skala. Detta involverar manuell muskeltestning, bedömning av axelabduktion, armbågsböjning och handledsförlängning för övre extremiteter, och höftböjning, knäförlängning och ankeldorsalflexion för nedre extremiteter. Den maximala totalpoängen för alla bedömningar är 60. En poäng på 48 eller lägre, eller en genomsnittlig poäng på mindre än 4, kan ge upphov till klinisk misstanke om ICU-AW och associerade komplikationer. För att bekräfta existensen av ICU-AW krävs ofta användning av invasiva diagnostiska tekniker såsom elektromyografi, elektroneurografi och histomorfologiska och molekylärbiologiska analyser av muskel- och nervbiopsiprover. Dessa tekniker anses vara guldstandarden för diagnos. Muskel- och nervbiopsier kan avslöja strukturella anomalier, även om dessa procedurer är ganska invasiva och inte alltid ger en definitiv diagnos för ICU-AW; ändå är de avgörande för att identifiera muskelatrofi. Det visades genom muskelbiopsi att patienter med kliniska och elektrofysiologiska mönster av ICU-AW ofta uppvisar myopatiska förändringar. Muskelbiopsier för att demonstrera ICU-AW tas oftast från deltoideusmuskeln eller det laterala huvudet av quadriceps femoris-muskeln [23].

2. Syftet med studien

Syftet med studien är att undersöka effekten av FMS på utvecklingen av ICU-AW. Huvudmålen för den föreslagna forskningen är:

1. Att utvärdera genomförbarheten av FMS hos kritiskt sjuka patienter.
2. Att bedöma effektiviteten av FMS för att förebygga atrofi och svaghet i skelettmuskler hos kritiskt sjuka patienter.