慢性脊髓损伤动脉低血压的机制

方法与程序

将使用 BreezeSuite 系统让患者坐在他/她的个人轮椅上进行筛查肺活量测定。 将获得用力肺活量 (FVC) 和第 1 秒用力呼气量 (FEV1)，并表示为每个受试者的预测值的百分比，该预测值基于根据性别得出的神经系统完好无已知肺部不适的个体数据库、年龄和身高。 将获得三个可接受的肺活量图，并将使用其最佳尝试的结果。

将在放置在心脏治疗椅（治疗椅）上的患者中进行筛查体位性压力测试。 在整个研究过程中，左手将放在手臂吊带中并保持在心脏水平。 连续搏动动脉血压将从置于仰卧位左中指或食指 (Portapres-2) 周围的指套以及当参与者移动到直立坐姿时获得。 仰卧位将保持 15 分钟。 & 直立位置将保持 5 分钟。 在改变为直立位置之前的最后 5 分钟期间，将记录仰卧位的基线值。 如果受试者变得头昏眼花或出现晕厥症状，则该测试将被中止。

肺活量测定法和呼吸肌强度测试：标准肺活量测定法将使用 BreezeSuite 系统 (MedGraphics) 在坐姿下进行。 将获得 FVC 和 FEV1。 带有 UPC 2100 PC 卡和软件（Validyne Engineering）的 MP45-36-871-350 差压传感器将用于测量坐姿时的最大吸气压力 (PImax) 和最大呼气压力 (PEmax)。 PImax 将在从接近残气量开始的最大吸气努力期间测量，而 PEmax 将在从接近总肺容量开始的最大呼气努力期间测量。 将要求受试者使用带有橡胶管作为接口的三通阀系统。 压力计包含一个 1.5 毫米直径的泄漏，以防止声门关闭并减少测量过程中的颊肌贡献。 评估将需要保持至少 2 秒的敏锐、有力的努力。 最大压力将被视为持续一秒钟的最高值。 将对变化小于 20% 的三个动作的最大值进行平均。 参与者将在测试前获得具体说明，并将在整个肺活量测定和呼吸肌力量练习中接受口头指导。

体位压力测试：

每个参与者都将在早上在一个安静的、温度受控 (~22o C) 的心血管实验室接受测试。 他们的饮食将被限制在研究之前的晚上和研究的早晨排除咖啡因、酒精和高脂肪食物。 在开始研究之前，将要求参与者排空膀胱。 从围绕左中指或食指或拇指放置的指套获取连续动脉血压 (Portapres-2;)。 在整个研究过程中，左手将放在手臂吊带中并保持在心脏水平。 手动动脉血压测量将在仰卧控制期开始时和恢复期结束时使用数字血压测量设备进行。 将放置 3 导联心电图以进行心电图监测。 将使用感应体积描记器获取肋骨和腹部运动学（呼吸运动学）。 基线记录 15 分钟。 将在 5 分钟的休息时间后开始，该休息时间将遵循主题准备。 在仰卧位 15 分钟的录音结束时，参与者将被动地移动到直立的坐姿。 该位置将保持 15 分钟。 如果受试者变得头昏眼花或出现晕厥症状，则该测试将被中止。 将使用 ML880 PowerLab 系统以 1000 Hz 采集血液动力学变量。 将从连续记录中计算出 ECG、SBP 和 DBP，然后将所有变量下采样至 5Hz。 还将根据获取的连续 BP 和 ECG 计算逐搏 SBP、DBP、RR 间期和 HR。 所有分析都将使用 Matlab 完成。 心脏的血流量将通过心脏超声使用标准设备通过将传感器放置在心脏上方来测量。

血儿茶酚胺：

在仪器操作过程中，蝴蝶导管将插入肘前静脉，以便在不给参与者带来额外压力的情况下收集血液。 在 15 分钟仰卧结束时，将从肘前静脉抽取 8 毫升静脉血，以评估基线肾上腺素和去甲肾上腺素水平。 将在 3 分钟和 15 分钟结束时重复抽血。直立位置以评估快速和稳态儿茶酚胺对直立压力的反应。

压力反射评估：最后 5 分钟。从每个位置获取的数据将用于进一步分析。 SBP 和 RR 间隔的逐搏时间序列将被扫描三个或更多个连续的心跳，这些心跳独立地包含增加和减少的压力（SBP+、SBP-）和 RR 间隔（RR+、RR-），最小 1 mmHg SBP， & 4 毫秒 RR 间隔阈值。 如果识别的 SBP 序列后跟一个识别的 RR 序列，延迟为零、一次或两次，则这些 SBP 和 RR 序列将被指定为耦合。 只有回归系数 r > 0.90 的耦合序列才会被接受为压力反射序列 (BRsq)。 所有 BRsq 的平均斜率将被计算并作为压力反射灵敏度的估计（BRS，ms/mmHg）。 SBP 斜坡和 BRsq 中涉及的节拍数将在每个倾斜位置确定。 压力反射有效性指数 (BEI) 将计算为 BRsq 总数与 SBP 斜坡总数之间的比率。

sEMG 协议：电脉冲起源于调节神经元，通过运动神经传递，通过神经肌肉接头传输并在整个肌肉膜中传播，可以通过表面肌电图 (sEMG) 记录。这种生理测试通常依赖于临床肺功能测试和研究，已被证明是呼吸肌收缩强度的准确反映。我们将使用多肌肉 sEMG 测量中枢神经系统的运动输出，该测量是在严格控制的条件下以仰卧位尝试的自愿运动任务中记录的这是基于大脑运动控制评估 (BMCA) 原则。 该协议包括以下自愿演习，然后是 5 分钟。安静呼吸：深呼吸、PImax 任务和 PEmax 任务。 每个动作都将通过可听见的音调提示并重复三遍。 在这些任务期间，PImax 和 PEmax 将保持至少 5 秒。 如上所述，使用带有压力传感器的三通阀系统，将与 sEMG 同时记录气道压力。 表面 EMG 记录将通过成对的凹陷 FE9 银-氯化银帽表面电极（Grass Instruments，W Warwick，RI）以肌肉为中心并为记录的每块肌肉放置 3 厘米来完成。 皮肤将准备好降低电极内阻抗。 将记录胸大肌 (PEC)、第 6 肋间肌 (IC6)、腹直肌 (RA) 和腹斜肌 (OBL) 的左右上部肌肉。 接地电极将放置在肩峰突起上。 将使用 Eclipse 神经学工作站 (Axon Systems Inc.) 记录 sEMG。 输入的 sEMG 信号将以 500 的增益放大，以 30-1000 Hz 过滤并以 2000 Hz 采样。

超声心脏回波描记术：将获得仰卧静息状态下的标准左心室超声心动图，测量舒张末期直径 (Dd) 和收缩末期直径 (Ds)。 将分析十个连续的心跳，并将平均值用于心输出量 (Q) 计算：Q= (Dd)3- (DS)3x HR 35。

呼吸肌训练：

在训练期间，受试者将坐在他们的个人轮椅上，头部向上倾斜约 45°。 阈值呼气正压装置和带法兰咬嘴的阈值吸气肌肉训练器将用于 20 至 41 cm H2O 的范围。 这些设备将使用 T 形连接器 (Airlife 001504) 组装在一起。 将指导参与者在压力负荷下进行最大的吸气和呼气努力。 在吸气过程中，将指示受试者从残气量 (RV) 开始每次呼吸，并维持呼吸直到他们的肺感到饱满。 在呼气过程中，受试者将被指示从总肺活量呼吸并维持他们的努力，直到他们的肺感到空虚。 参与者将被要求训练 45 分钟。 每天，每周 5 天，持续 4 周。 训练将以等于他们个人 PImax 和 PEmax 的 20% 的负荷开始，随着耐受性逐渐增加到他们基线 PImax 或 PEmax 的 40%。 目标是让所有患者在训练的最后一周以 40% 的 PImax 和 PEmax 进行训练。 间歇训练方案将用于执行六组工作的患者，每组 5 分钟。 在持续时间内，由持续 1-3 分钟的休息间隔分开。 研究团队成员将监督所有培训课程。

初步结果表明，与训练前的值相比，RMT 会增加实验对象的 FVC、FEV1、PImax 和 PEmax。 预期对呼气值（FEV1 和 PEmax）的影响最大。 原因之一可能是 SCI 后最受限的呼气功能具有更大的变化窗口。 我们的结果表明，样本量为 24-26 名患者时平均增加 8-9% 可以揭示所有肺功能值的显着差异，功效为 80-86%。

目标 2. 使用收缩压 (SBP) 和舒张压 (DBP) 血压值的功率谱密度的低频分量以及在血液水平中测量的儿茶酚胺量来评估 BP 和与血压变化相关的机制的改善。 根据初步发现，训练后静息血压值预计会发生微小变化。 然而，在训练后，当姿势改变为仰卧起坐时，SBP 的增加预计会很强且变异性较低。 计算表明，即使 n=20，功率也会达到 84%，而当 n=24 时，功率会增加到 94%。 对于 n=24，DBP 的变化预计会更低，功效为 80%。 当分析 SBP 和 DBP 的低频调制时，获得了类似的值。

根据这一分析，受试者数量从 20 人增加到 24 人将导致显着增加 87% 的功效。 在初步研究中训练后，压力反射的有效性和敏感性都有所提高。 训练后，为了响应直立压力，压力反射反应显着增加，样本量为 24 时，功效将达到 83%。 压力反射敏感性表现出更高的可变性。 如果拟议研究中的可变性仍然很高，则在样本量为 28 名患者的情况下，从训练前到训练后实现显着差异的能力为 83%。

然而，随着样本量的增加，变异性很可能会降低，而 24 名患者样本的功效增加到 86%，变异性降低 32%。

根据 10 名 SCI 受试者的重测记录结果，匹配数量的未训练受试者 (n=12) 将足以形成对照组。 发现与平均值的偏差如此之低，以致于该组的合理样本量不可能达到显着性。