Berekenen van ademarbeid met diafragma elektromyografie: een fysiologische studie

De ademhalingsspieren leveren de mechanische arbeid die nodig is voor
respiratie. Normaliter is er een sterke koppeling tussen de benodigdheden van
het lichaam en de ademarbeid. Er ontstaat respiratoir falen als de
ademhalingsspieren niet in staat zijn om aan de respiratoire benodigdheden van
het lichaam te voldoen. Mechanische beademing is dan levensreddend door (een
deel van) de ademarbeid over te nemen. Na behandeling kan een groot deel van de
beademde patienten weer vlot zelfstandig ademen. Helaas heeft 25-40% van de
patiënten langdurige training odig om weer zelf te kunnen ademen, zelfs nadat
de onderliggende aandoening behandeld is (verlengde ontwenning).
Recent onderzoek heeft aangetoond dat zwakte van de ademhalingsspieren hier een
belangrijke rol in speelt. Indien de ademhalingsspieren te weinig doen tijdens
beademing (over-assistentie) kan er atrofie ontstaan. Indien de
ademhalingsspieren te veel werk moeten leveren, kan vermoeidheid en ontsteking
ontstaan (onder-assistentie). Beide processen leiden tot zwakte en dysfunctie
van de ademhalingsspieren en verlenging zo de beademingsduur, waardoor een
vicieuze cirkel kan ontstaan. Het is dus belangrijk om de ademhalingsspieren
precies genoeg te belasten tijdens de beademde periode.
Dit kan alleen als de activiteit van de ademhalingsspieren gemeten wordt. Deze
metingen zijn momenteel technisch uitdagend en complex om te interpreteren. Het
vereist onder andere katheterisatie van de slokdarm en maag om de
transdiafragmatische druk mee te berekenen. De metingen worden door deze
complexiteit zelden uitgevoerd. Nieuwe technieken ontwikkelen om betrouwbaar de
ademspieractiviteit mee te meten kan veel patiënten ten goede komen.
In dit onderzoek bekijken we of de elektrische activiteit van het diafragma,
gemeten met een speciale neusmaagsonde, een betrouwbare voorspelling kan geven
van de spieractiviteit. Indien dit haalbaar is kan dit de monitoring van
ernstige zieke patiënten verbeteren. Als door de verbeterde monitoring minder
patiënten ademspierzwakte ontwikkelen levert dit veel gezondheidswinst op.

1). Een model ontwikkelen waarbij de elektrische activiteit van het diafragma
(EAdi) gebruikt wordt om de transdiaphragmatische druk (Pdi) mee te voorspellen
2) Onderzoeken hoe accuraat de voorspelde Pdi is om afgeleide parameters (zoals
ademarbeid en het druk-tijd product) mee te berekenen.

Fysiologische bewijs-van-concept studie

De proefpersonen zullen een stapsgewijs inspanningsprotocol ondergaan, waarbij er tegen oplopende weerstanden wordt ingeademd. Dit induceert verschillende niveau's van ademarbeid. Tijdens dit activiteitsprotocol worden Pdi, EAdi en andere fysiologische parameters verzameld met een speciale meetopstelling, en opgeslagen voor verdere analyse (zie sectie E4 en E9 voor de gebruikte meetinstrumenten). Zie protocol sectie 8.3 'study procedures' op pagina 14 voor meer informatie, waaronder een flowchart met alle studiehandelingen per proefpersoon.

De interventie, namelijk een inspanningsprotocol middels inademen tegen
oplopende weerstanden, kan vergeleken worden met het leveren van flinke fysieke
inspanning zoals wielrennen of sprinten. Er zijn geen risico's verbonden aan
een dergelijk inspanningsprotocol indien de proefpersonen een normale
inspanningstolerantie hebben. Hier zal middels een screening goed naar gekeken
worden. De verhoogde inspanning kan als oncomfortabel gezien worden door de
proefpersonen. Proefpersonen kunnen tijdens het eerste inspanningsprotocol
onbelast ademen om uit te rusten, dit reduceert de belasting. Ook zullen de
onderzoekers veel uitleg en begeleiding geven, zowel vóór als tijdens de
studie.
Het plaatsen van een neusmaagsonde is oncomfortabel, maar wordt niet als
pijnlijk omschreven door proefpersonen. Risico's zijn verwaarloosbaar als
risicogroepen worden uitgesloten. Het onderzoeksteam heeft veel ervaring met
het plaatsen van de neusmaagsondes. Proefpersonen krijgen gelegenheid om te
wennen aan de aanwezigheid van de neusmaagsonde voordat het inspanningsprotocol
begint.
Magnetische stimulatie van de nervus phrenicus is een niet-invasieve meting,
die gebruikt bij kritisch zieke patiënten op de intensive care. Het is niet
pijnlijk, maar voelt wel vreemd (sterke hik). Het onderzoeksteam heeft ervaring
met de techniek. Er zijn geen risico's verbonden aan de techniek als
risicogroepen worden uitgesloten (cardiale pacemakers en aanwezigheid van
metaal in stimulatiegebied). Proefpersonen kunnen wennen aan de sensatie door
eerst op lage intensiteit een aantal stimulaties te krijgen.
Concluderend zijn de risico's verwaarloosbaar. De lichamelijke en psychische
belasting is matig, en zal waar mogelijk beperkt worden door goede
voorbereiding, coaching en uitleg van de onderzoekers.