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JoVE Journal Cancer Research
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Cancer Research

Messung des Motoraspekts krebsbedingter Ermüdung mit einem Handmessgerät

Published: February 20, 2020 doi: 10.3791/60814
Automatic Translation
1, 1, 2, 1, 1, 2, 1, 1
1National Institute of Nursing Research, National Institutes of Health, 2Clinical Center Rehabilitation Medicine, National Institutes of Health

Summary

Es wurden einfache und zugängliche Methoden entwickelt, um den motorischen Aspekt krebsbedingter Ermüdung objektiv und quantitativ zu messen. Wir beschreiben detailliert, wie der physikalische Ermüdungstest mit einem einfachen Handgriffgerät verwaltet werden kann, sowie Methoden zur Berechnung von Ermüdungsindizes.

Abstract

Krebsbedingte Müdigkeit (CRF) wird häufig von Patienten sowohl während als auch nach der Behandlung von Krebs berichtet. Aktuelle CRF-Diagnosen stützen sich auf Selbstberichtsfragebögen, die Melde- und Rückrufverzerrungen unterliegen. Objektive Messungen mit einem Handprüfstand oder Handgriffgerät wurden in neueren Studien gezeigt, um signifikant mit subjektiven selbst gemeldeten Ermüdungswerten korrelieren zu können. Allerdings gibt es in der Literatur Variationen sowohl des Handgriff-Ermüdungstests als auch der Ermüdungsindexberechnungen. Das Fehlen standardisierter Methoden begrenzt die Nutzung des Handgriff-Ermüdungstests im klinischen und Forschungsumfeld. In dieser Studie bieten wir detaillierte Methoden zur Verwaltung des physikalischen Ermüdungstests und zur Berechnung des Ermüdungsindex. Diese Methoden sollten bestehende selbst gemeldete Ermüdungsfragebögen ergänzen und Ärzten helfen, die Schwere der Ermüdungssymptome objektiv und quantitativ zu bewerten.

Introduction

Krebsbedingte Müdigkeit (CRF) ist ein weit verbreitetes und schwächendes Symptom, das von bis zu 80% der Krebspatienten berichtet wird1. Das National Comprehensive Cancer Network (NCCN) definiert CRF als ein anhaltendes Gefühl der körperlichen, emotionalen und kognitiven Erschöpfung1. Die wichtigsten Unterscheidungsmerkmale von CRF sind die Unverhältnismäßigkeit gegenüber der jüngsten Tätigkeit und die Unfähigkeit von CRF, durchRuhe1entlastet zu werden. Infolgedessen wirkt sich CRF stark auf die Teilnahme der Patienten an täglichen Aktivitäten und ihre gesundheitsbezogene Lebensqualität1aus.

Die aktuelle Bewertung des CRF stützt sich in erster Linie auf die Fragebögen 2 für selbstmeldende Fragenbögen2. Infolgedessen unterliegt die Symptomschwere, die anhand von Selbstberichten gemessen wird, Rückruf- und Meldeverzerrungen und kann durch den spezifischen Fragebogen und die Cutoff-Scores beeinflusst werden, die zur Bewertung von CRF3verwendet werden. Als multidimensionales Konstrukt hat sich gezeigt, dass die physische Dimension von CRF mit täglichen Aktivitätsänderungen und dem Bedarf an Tagesschläfchen4korreliert, während der Einfluss von CRF auf die physische Funktion weniger erforscht wird. Bis heute bleibt CRF ein unterdiagnostiziertes und unterbehandeltes Symptom ohne klar definierten zugrunde liegenden Mechanismus oder Behandlungsoption1. Um diesen schwächenden Zustand besser zu verstehen, besteht ein zunehmender Bedarf, CRF und seine Dimensionen objektiv und quantitativ zu messen.

Körperliche Ermüdung bezieht sich auf die Unfähigkeit, die erforderliche Kraft während der anhaltenden kontraktilen Aktivität zu halten5. Die anschließende beeinträchtigte tägliche Funktion als Folge der nicht in der Lage, tägliche Aufgaben zu erfüllen (z.B. das Tragen von Lebensmitteltüten, Heben und Halten eines Objekts) stark beeinträchtigt die gesundheitsbezogene Lebensqualität, vor allem bei älteren Erwachsenen, und trägt zu zukünftigen Verletzungen6,7. Verschiedene Werkzeuge wurden entwickelt, um körperliche Beeinträchtigungen zu quantifizieren, einschließlich körperlicher Leistungstests, wie z. B. den 6-Minuten-Walk-Test (6MWT) und den Sit-to-Stand-Test (STS) sowie tragbare Bewegungsmonitore wie Aktigraphiegeräte und Fitness-Tracker8,9,10. Physikalische Leistungstests wie 6MWT und STS sind einfach zu verwalten und erfordern keine spezielle Ausrüstung10. Die Zuverlässigkeit und der Erfolg solcher Tests erfordern jedoch eine Ausbildung und logistische Anforderungen an die Ärzte, wie z. B. einen 30 m Korridor10. Tragbare Aktivitätsmonitore ermöglichen eine automatisierte Datenerfassung und Längssymptomüberwachung11. Diese Aktivitätsmonitore müssen jedoch häufig mehrere Tage getragen werden, und die Patientenkonformität kann ein Problem sein11. Darüber hinaus kann die große Menge an Daten, die mit Aktivitätsmonitoren gesammelt werden, schwierig zu verarbeiten sein, was es schwierig macht, klinisch aussagekräftige Informationen abzuleiten11.

Der Handprüfstand oder instrumentierte Handgriffgerät mit computergestützter Datenerfassung ist ein tragbares Gerät, das die Grifffestigkeit misst. Handheld Dynamometrie wurde verwendet, um motorische Müdigkeit und Beeinträchtigung in Krankheitszuständen zu testen, die in der Regel das Motorsystem einschließlich motorische Neuronen und muskelbemülageprobleme12. Jüngste Arbeiten haben einen Zusammenhang zwischen selbst gemeldeten subjektiven CRF-Werten und motorischer Ermüdung gezeigt, gemessen mit einem statischen Handgriff-Ermüdungstest13. Handgrip-Ermüdungstests eignen sich aufgrund ihrer Zuverlässigkeit und Zeiteffizienz besonders für den klinischen Einsatz und benötigen einige Minuten, um14,15zu absolvieren. Darüber hinaus können Handgrip-Ermüdungstests vorprogrammiert werden, um die Datenreproduzierbarkeit7zu gewährleisten. Die Verwaltung des Handgrifftests erfordert eine minimale Schulung seitens des Testadministrators und kann bei einem standardisierten Protokoll problemlos in einer klinischen Umgebung implementiert werden. Die Verwendung selbst gemeldeter Ermüdungsfragebögen in Verbindung mit dem Handgriff-Ermüdungstest sollte Ärzten zusätzliche Werkzeuge zur Verfügung stellen, um Ermüdungssymptome bei Krebspatienten zu untersuchen, zu überwachen und zu behandeln.

Das Fehlen standardisierter Konsensmethoden hat die Einführung des Handgriff-Ermüdungstests in den Kliniken begrenzt16. In dieser aktuellen Arbeit skizzieren wir drei verschiedene Methoden, um den Handprüfstand zu verwenden, um motorische Ermüdung objektiv zu quantifizieren. Der Nutzen jeder Methode sollte in jeder Krebspopulation getestet werden, um sicherzustellen, dass sie genau zwischen ermüdeten und nicht-ermüdenden Probanden unterscheidet. Wir skizzieren auch Methoden zur Berechnung des Ermüdungsindex für jeden Handgriff-Ermüdungstest. Ziel dieser Arbeit ist es, ein umfassendes Toolkit zur Ergänzung selbst gemeldeter Fragebögen bereitzustellen und die physikalische Leistungsmessung von CRF genau und objektiv zu standardisieren.

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Protocol

Die aktuelle Studie (NCT00852111) wurde vom Institutional Review Board (IRB) der National Institutes of Health (NIH) genehmigt. Die Teilnehmer dieser Studie waren 18 Jahre oder älter, diagnostizierten nicht-metastasierenden Prostatakrebs mit oder ohne vorherige Prostatektomie und sollten eine externe Strahlentherapie an der Radiation Oncology Clinic des NIH Clinical erhalten. Center. Potenzielle Teilnehmer wurden ausgeschlossen, wenn sie eine fortschreitende Krankheit hatten, die signifikante Müdigkeit verursachen konnte, in den letzten fünf Jahren eine psychiatrische Erkrankung hatte, eine unkorrigierte Hypothyreose oder Anämie hatte oder eine zweite Malignität hatte. Personen, die Beruhigungsmittel verwendet, Steroide, oder nicht-steroidale entzündungshemmende Mittel wurden auch ausgeschlossen. Alle Teilnehmer wurden am Magnuson Clinical Research Center am NIH rekrutiert. Vor der Studienteilnahme wurden schriftliche Einwilligungen in Kenntnis der Sachlage eingeholt.

1. Handgrip-Vorbereitungs- und Prüfposition

  1. In einem ruhigen Raum, stellen Sie einen Stuhl mit Armlehnen.
  2. Schalten Sie den Handprüfstand ein.
    1. Die Software fordert die Kalibrierung des Dynamometers auf. Stellen Sie sicher, dass das Gerät während der Kalibrierung auf einer ebenen Oberfläche ruht.
  3. Setzen Sie das Motiv in aufrechter Position mit den Füßen in vollem Kontakt mit dem Boden und den Hüften so weit zurück, wie der Stuhl stützt.
    1. Stellen Sie sicher, dass die Hüft- und Kniewinkel des Motivs nahe bei 90° liegen und die Schultern in neutraler Entführung/Adduktion sind und neutral gedreht sind. Stellen Sie sicher, dass der Ellenbogen des Subjekts bei 90° gebeugt wird und das Handgelenk nicht unterstützt wird, wie von der American Society of Hand Therapists Handbuch17empfohlen.
  4. Nach der Kalibrierung des Dynamometers weisen Sie das Subjekt an, den Dynamometer zu erfassen, wobei die dorsalen Zwischenphalange nach vorne gerichtet sind.
    1. Passen Sie die Griffposition an die Handgröße des Motivs an und zeichnen Sie sieauf 7.
    2. Behalten Sie die gleiche Handgriff-Prüfposition für alle nachfolgenden Tests bei.
    3. Stellen Sie vor jedem Test standardisierte Skripts bereit, und bitten Sie die Probanden, einen Spottversuch durchzuführen, um das Verständnis der Anweisungen zu demonstrieren.
    4. Informieren Sie die Probanden, dass Beschwerden normal sind, aber die Tests können in Gegenwart unerwartet schwerer Belastungen/Schmerzen abgebrochen werden.
    5. Beenden Sie den Test, wenn der Patient schwere Beschwerden oder bei unerwarteten Umständen gemeldet hat.
    6. Stellen Sie eine 2 min Ruhezeit zwischen den Versuchen sicher, damit sich der Muskel18erholen kann.

2. Maximaler freiwilliger isometrischer Kontraktionstest (MVIC)

  1. Stellen Sie den Antragstellern standardisierte Anweisungen zur Verfügung. Zum Beispiel, "im Test, werden Sie so hart wie möglich für 5 s drücken, beginnend mit Ihrer nicht-dominanten Hand. Dieser Test wird dreimal für jede Hand durchgeführt. Für jeden Test zähle ich 3, 2, 1...GO herunter. Drücken Sie das Gerät auf GO so hart wie möglich."
  2. Starten Sie das Programm auf "Go", indem Sie auf die GO-Schaltfläche klicken.
  3. Wiederholen Sie den MVIC-Test insgesamt dreimal mit einer Pause von 30 s zwischen den Versuchen.
  4. Der Durchschnitt für jede Hand aus den drei Versuchen maximale Kraft ist die MVIC19.

3. Maximale Kraft statische Ermüdungsprüfung

  1. Weisen Sie die Probanden an, während des statischen Ermüdungstests volle Anstrengungen zu unternehmen, um eine maximale Kontraktion zu erreichen.
  2. Starten Sie das Programm auf "Go", indem Sie auf die GO-Schaltfläche klicken. Verwenden Sie standardisierte Szuderungsskripte, z. B. das wiederholte Drücken von Härte, bis der Test endet.
  3. Setzen Sie den statischen Ermüdungstest für 35 s fort, um bis zu 5 s zur Erreichung von Fmax (maximale Handgriffstärke) bereitzustellen.
  4. Statischer Ermüdungsindex (SFI)12,20,21
    1. Berechnen Sie SFI mit der folgenden Gleichung:
      Equation 1
    2. Berechnen Sie aUCexpt, indem Sie die Versuchsfläche unter der Kurve aus der Zeit berechnen, zu der Fmax erreicht wurde (Tmax) bis 30 s nach Tmax.
    3. Berechnen Sie die hypothetische AUC (AUChypothetisch) in Abwesenheit von Ermüdung, indem Sie die Fmax mit 30 s multiplizieren.
      HINWEIS: Höhere SFI-Werte weisen auf eine erhöhte Abweichung vom erwarteten Wert hin, daher höhere Ermüdung.
    4. Berechnen Sie SFI-Version 2 als Verhältnis der maximalen Kraft während der letzten 5 s (Fmax 25-30s) zur maximalen Kraft in den ersten 5 Sekunden (Fmax 0-5s) mit der Gleichung:
      Equation 2
      HINWEIS: Höhere SFI-Werte deuten auf eine höhere Ermüdung hin.

4. Untermaximale Kraft statische Ermüdungsprüfung

  1. Geben Sie den Wert von 50 % des MVIC der nicht dominanten Hand des Teilnehmers an, indem Sie eine horizontale Linie auf einer Transparenzüberlagerung des Bildschirms zeichnen.
  2. Zeichnen Sie eine zweite Linie auf dem Overlay in einer anderen Farbe, um einen Rückgang des Zielwerts um 10 % anzuzeigen.
  3. Stellen Sie sicher, dass der Teilnehmer den Bildschirm und die 50% MVIC-Linie leicht sehen kann.
  4. Weisen Sie das Subjekt an, einen Zielwert von 50% mVIC so lange wie möglich beizubehalten.
  5. Zählen Sie nach unten. Starten Sie das Programm auf "Go", indem Sie auf die GO-Schaltfläche klicken.
  6. Beenden Sie den Test, wenn die Stärke um 10 % des Zielwerts für mehr als 5 s sinkt, wie in der zweiten Zeile der Transparenz angegeben.
  7. Berechnen Sie die Gesamtarbeit7 als Kraft-gegen-Zeit-Bereich unter der Kurve über den Zeitraum, in dem die Zielkraft (T50% MVIC) aufrechterhalten wird:
    Gesamtarbeit = AUC während T50% MVIC
    HINWEIS: Die Ausdauer kann als Zeit bis zum Abschluss der Aufgabe gemessen werden22. Höhere Werte der Gesamtarbeit deuten auf eine geringere Ermüdung hin.

5. Dynamischer Ermüdungstest

  1. Weisen Sie die Probanden an, eine maximale Squeeze pro Sekunde für eine Dauer von 30 s durchzuführen. Verwenden Sie ein Metronom, um Rhythmusführung20.
  2. Starten Sie das Metronom, das auf 1 Piepton pro Sekunde eingestellt ist.
  3. Starten Sie den Countdown. Starten Sie den Test auf "Go", indem Sie auf die GO-Schaltfläche klicken. Stellen Sie sicher, dass der Countdown mit der Rate des Metronoms übereinstimmt.
  4. Informieren Sie den Teilnehmer, wenn Sie die Halbzeit passieren und wenn 5 s übrig sind.
  5. Stopptest nach Abschluss der 30 s.
  6. Dynamischer Ermüdungsindex
    1. Berechnen Sie den Dynamic Fatigue Index20 mit der maximalen Kraft (Fmax) der letzten 5 s und dem Fmax der ersten 5 s.
      Equation 4
      HINWEIS: Höhere Werte des dynamischen Ermüdungsindex (DFI) deuten auf eine höhere Ermüdung hin.

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Representative Results

Repräsentative Kraft (kg) im Vergleich zu Zeit (s) Spuren sind in Abbildung 1dargestellt. Während des statischen Ermüdungstests erreichen die Probanden in der Regel die maximale Festigkeit (Fmax)innerhalb von 2–3 s23. Die selbst gemeldete Ermüdung bei Probanden wurde anhand frühererStudien3 gemessen. Das Fehlen von Fmax (ca. 10% MVIC) innerhalb von 3 s weist auf einen unzureichenden Aufwandhin 23. Um dieses Problem zu verhindern, sollte verbale Ermutigung gegeben werden. Beide Probanden, die Müdigkeit (schwarze Linie) und keine Ermüdung (graue Linie) meldeten, erreichten Fmax innerhalb von 5 s, und die Kraft nahm im Laufe des statischen Ermüdungstests allmählich ab (Abbildung 1A). Während des submaximaler Ermüdungstests werden die Probanden angewiesen, 50% des zuvor ermittelten MVIC zu erreichen und aufrechtzuerhalten und während des Tests mit visueller Führung versorgt zu werden. Sobald 50% MVIC erreicht waren, hielten sowohl nicht ermüdete als auch ermüdete Probanden über einen längeren Zeitraum eine konstante Kraftleistung aufrecht (Abbildung 1B). Für den dynamischen Ermüdungstest wurden die Probanden angewiesen, maximale Kraft bei 1 Kontraktion/s auszuüben. Sowohl die nicht ermüdeten als auch die ermüdeten Probanden hielten bis zum Ende des Tests eine konstante Leistung aufrecht (Abbildung 1C). Die Probanden berichten in der Regel von den höchsten Schwierigkeitsgraden während des statischen Ermüdungstests, während sowohl der submaximale Ermüdungstest als auch der dynamische Ermüdungstest gut verträglich waren.

Die Berechnung des Ermüdungsindexisten ist in Abbildung 2dargestellt. Der statische Ermüdungsindex (SFI) Version 1 (Abbildung 2A) stellt die Differenz zwischen der tatsächlich erzeugten Kraft (AUCexpt) und dem hypothetischen Zustand in Abwesenheit von Ermüdung dar (Fmax multipliziert mit 30 s). Da verschiedene Probanden zu unterschiedlichen Zeiten Fmax erreichen, findet diese Methode die Zeit, in der Fmax erreicht wird (Tmax) und berücksichtigt nur die Kraft, die von Tmax bis 30s danach erzeugt wird. Eine alternative berechnungsweise statische Ermüdungsindexistin ist in Abbildung 2Bdargestellt. Diese Methode stellt den Rückgang der Kraft von den ersten 5 s des Tests (Fmax 0-5s) bis zu den letzten 5 s des Tests (Fmax 25-30s) dar. Höhere Werte beider statischer Ermüdungsindizes stellen ein höheres Ermüdungsniveau dar. Die Leistung des submaximalen Ermüdungstests wird anhand der Gesamtarbeit ausgewertet, die als kumulative Kraft (AUC) während des Zielbereichs bei 50 % MVIC(Abbildung 2C) berechnet wird. Höhere Werte der Gesamtarbeit stellen eine geringere Ermüdung dar. Der dynamische Ermüdungsindex stellt den Rückgang der intermittierenden kontraktilen Kraft von den ersten 5 s (Fmax 0-5s) bis zu den letzten 5 s (Fmax 25-30s) (Abbildung 2D) dar. Höhere Werte des dynamischen Ermüdungsindex stellen ein höheres Ermüdungsniveau dar.

Unter Verwendung der gleichen statischen Ermüdungstest Kraft-gegen-Zeit-Spuren (siehe Abbildung 1), fanden wir heraus, dass statische Ermüdung index Berechnung Version 1 führte zu einer besseren Dissoziation zwischen nicht-ermüdet (SFI = 26,65%) und ermüdet (SFI = 29,14%) Themen (Abbildung 3A). Im Gegensatz dazu wurden bei dem statischen Ermüdungsindex Version 2 auch Unterschiede zwischen nicht ermüdeten (SFI = 33,56 %) festgestellt. und ermüdet (SFI = 35,02%) war der Unterschied zwischen den beiden Gruppen im Vergleich zum statischen Ermüdungsindex Version 1 (Abbildung 3B) geringer. Mit Hilfe des submaximalen Ermüdungstests zeigte der nicht ermüdete Probanden eine höhere Ausdauer (69,75 s) und gesamtarbeiten bei einem Zielniveau von 50% MVIC (1.244,45 kg) im Vergleich zum ermüdungsbemüden Probanden sowohl in Bezug auf die Ausdauer (67,36 s) als auch in Bezug auf die Gesamtleistung (931,252 kg)(Abbildung 3C). Der dynamische Ermüdungsindex erfasste auch den Unterschied zwischen nicht ermüdeten (SFI = 10,94%) und ermüdet (SFI = 13,84%) (Abbildung 3D). Wir haben jedoch Unterschiede in der Fähigkeit der Probanden beobachtet, sich an einen konsistenten Rhythmus zu halten, selbst wenn es mit einem Metronom geführt wird, was eine Variabilität in der Gesamtkraft einführt, die während jeder intermittierenden Kontraktion ausgeübt wird.

Figure 1
Abbildung 1: Beispiel-Kraft-Zeit-Spuren. Repräsentative Spuren des (A) statischen Ermüdungstests, (B) submaximaler Ermüdungsprüfung und (C) dynamischer Ermüdungsprüfung werden als Kraftdiagramme (kg) im Vergleich zu Zeit(s) Diagrammen dargestellt. Nicht-Ermüdungs-Motivspuren werden in Grau dargestellt, Ermüdungssubjektspuren sind schwarz dargestellt. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

Figure 2
Abbildung 2: Abbildungen von Ermüdungsindexberechnungen. (A) Berechnung des statischen Ermüdungsindex es version 1. (B) Berechnung des statischen Ermüdungsindex es version 2. (C) Submaximal Ermüdungstest Gesamtarbeitsberechnung. (D) Berechnung des dynamischen Ermüdungsindexes. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

Figure 3
Abbildung 3: Repräsentative Daten, die mit den im Protokoll beschriebenen Methoden erhoben werden. (A) Berechnung des statischen Ermüdungsindex es version 1. (B) Berechnung des statischen Ermüdungsindex es version 2. (C) Submaximal Ermüdungstest Gesamtarbeitsberechnung. (D) Berechnung des dynamischen Ermüdungsindexes. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

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Discussion

Hier bieten wir drei verschiedene Methoden zur Messung der physikalischen Dimension von CRF an. Motorermüdungstests mit Handprüfmetern sind einfach und leicht für den klinischen Einsatz anpassungsfähig. Da es viele Varianten des Tests in der Literatur gibt, war es unser Ziel, standardisierte Methoden zur Verwaltung dieser Tests bereitzustellen und den Bedarf an umfangreichen persönlich geschulten Ärzten zu verringern.

Obwohl die in dieser Studie beschriebenen Ermüdungstests eine gute Test-Retest-Zuverlässigkeit7,20zeigen, stellt die Einhaltung dieses Protokolls die Reproduzierbarkeit der Daten sicher. Ein kritischer und oft übersehener Schritt während der Testvorbereitung besteht darin, die Handgriffvorrichtung auf einer ebenen Oberfläche kalibrieren zu lassen. In diesem Schritt wird ein tatsächlicher Basiswert festgelegt. Auch wenn maximale Stärke kein genauer Indikator für den physischen Aspekt von CRF13ist, wird die Erzielung des wahren MVIC-Werts die Dateninterpretation erheblich verbessern. Es wird verwendet, um zu bestimmen, ob Motorschwäche durch normative Datenvergleiche vorhanden ist24. Genaue MVIC-Werte stellen außerdem sicher, dass der statische Ermüdungstest ein tatsächlicher Maximalleistungstest ist, der normative Vergleiche für Ermüdungsindizes ermöglicht. Motorermüdungstests sind besonders hilfreich in einer klinischen Umgebung, in der der statische Ermüdungstest neben Längsvergleichen als Screening-Tool eingesetzt werden kann. Wir empfehlen, Fmax zu überprüfen und innerhalb von 10% von MVIC zu sein, um sicherzustellen, dass der maximale statische Ermüdungstest nicht de facto zu einem submaximalen Test wird. In Übereinstimmung mit früheren Studien fanden wir heraus, dass verbale Ermutigung bei Handgriff-Ermüdungstests notwendig ist, um reproduzierbare Daten und ein gutes Fmax (ca. 10% mVIC)25,26zu erreichen. Die Aufrechterhaltung der maximalen Kontraktion, insbesondere während des statischen Ermüdungstests, erfordert Konzentration und Motivation. In Ermangelung einer verbalen Ermutigung gelingt es den Probanden manchmal nicht, die tatsächliche maximale Kontraktion während der ersten 5 s oder während des gesamten Tests zu erreichen, was variabilitätinturin die Berechnungen des statischen Ermüdungsindex (Static Fatigue Index, SFI) einführt. In Diesem Zusammenhang sollte ein Standardskript verwendet werden, wenn Anweisungen vor dem Test und während der verbalen Ermutigung zur Verfügung gestellt werden, im Einklang mit früheren Studien25,26.

SFI-Version 1 (Abbildung 2A) stellt den Unterschied zwischen Kurven der tatsächlichen Kraft-gegen-Zeit und der hypothetischen Kraft-gegen-Zeit in Abwesenheit von Ermüdung dar. In früheren Studien wurden mehrere Varianten der Berechnungen entwickelt20. Da die Probanden in der Regel die maximale Kraft innerhalb der ersten 5 s erreichen, können die folgenden Modifikationen verwendet werden, um die tatsächliche Fläche unter der Kurve zu berechnen (AUCexpt): (1) AUC von 5 bis 30 s der Prüfung, (2) die gesamte Dauer der Prüfung von 0–30 s und (3) die gesamte AUC ab dem Zeitpunkt, an dem Fmax erreicht wird (Tmax) bis 30 s danach12,20. Das Zeitintervall, das zur Berechnung des AUC-Expt-Werts verwendet wird, wird dann verwendet, um das Zeitintervall für die Berechnung der hypothetischen AUC (AUChypothetisch)in Abwesenheit von Ermüdung zu bestimmen, die in der Regel als Fmax multipliziert mit der Zeitdauer berechnet wird, die verwendet wird, um AUCexptabzuleiten. Nach unserer Erfahrung korreliert CRF signifikant mit dem SFI, das nach der in Abbildung 2A13beschriebenen Methode berechnet wird. Angesichts der Variabilität der Zeit, die erforderlich ist, um Fmax zu erreichen, insbesondere bei älteren Patienten mit Krebs, bietet SFI Version 1, die im Abschnitt Methoden beschrieben wird, die empfindlichste Maßnahme, um die physikalische Dimension von CRF ohne Datenverlust zu erfassen, der eine frühe Ermüdlichkeit zeigt, wie es bei einem Blick nur auf AUC von 5–30 s13der Fall wäre.

SFI-Berechnungsversion 2 (Abbildung 2B) stellt den Rückgang der maximalen Kraft dar, die vom Anfang des Tests bis zum Ende des Tests erzeugt wurde. Die Berechnungsmethode ist viel einfacher als SFI Version 1 und bietet eine schnelle Möglichkeit, das Ermüdungsniveau abzuschätzen. Die Berechnung des statischen Ermüdungsindex Version 2 zeigte jedoch eine geringe Test-Retest-Zuverlässigkeit mit einem interklassizistischen Korrelationskoeffizienten (ICC) von 0,46–0,77, während der statische Ermüdungsindex Version 1 eine höhere Test-Retest-Zuverlässigkeit von 0,71–0,96 bei Multiple-Sklerose-Patienten (MS) zeigte21. Dies steht im Einklang mit unserer Feststellung, dass nur statischer Ermüdungstest und SFI-Berechnung Version 1 signifikant mit selbst gemeldeter Müdigkeit bei Patienten mit Prostatakrebskorrelierten 13. Interessanterweise zeigte SFI Version 1 eine geringere Test-Retest-Zuverlässigkeit (ICC von 0,18-0,52) in gesunden Kontrollen im Vergleich zu ihren MS-Pendants21. Daher empfehlen wir die Verwendung der SFI-Berechnung Version 1 zur Messung der körperlichen Ermüdung bei Krebspatienten. SFI-Version 2 kann verwendet werden, um eine schnelle Schätzung der Ermüdungswerte während des Tests bereitzustellen.

Der submaximale Ermüdungstest besteht entweder aus anhaltenden (statischen) oder sich wiederholenden (dynamischen) Kontraktionen bei einem Zielwert von 30–75% von MVIC. Während dieser Test in der Regel nicht verwendet wird, um die motorische Fettbarkeit zu berechnen, haben wir diese Methode in das aktuelle Protokoll aufgenommen, da es häufig verwendet wird, um Ermüdung bei gleichzeitigen Beurteilungen wie Arzneimittelbehandlungseffekten, Blutbiomarkeranalyse, Elektromyographie und funktionelle Rinnastomographie (fMRI)27,28,29zu induzieren. SubmaximalErmüdungstests verursachen weniger Beschwerden bei Forschungsthemen30. Diese Tests nähern sich auch den typischen täglichen Aufgaben wie dem Greifen und Mitführen von Lebensmitteln an. Darüber hinaus kann der submaximale Ermüdungstest empfindlicher auf zusätzliche behandlungsinduzierte Effekte reagieren31. Die Leistung des submaximalen Ermüdungstests kann als Gesamtleistung gemessen werden (Abbildung 2C), die eine gute Test-Retest-Reproduzierbarkeit gezeigt hat7. Alternativ wurde auch die Zeit bis zum Taskausfall oder die Ausdauer verwendet, um die Leistung des submaximalen Ermüdungstests zu quantifizieren22.

Dynamische Ermüdungstests bestehen aus intermittierenden wiederholten maximalen Kontraktionen, in der Regel in einem festen Rhythmus mit einem Metronomgeführt 7. Der dynamische Ermüdungsindex (DFI) wird als Rückgang der maximalen Kraft vom Anfang bis zum Ende des Tests berechnet (Abbildung 2D). Die in den Methoden beschriebene DFI-Berechnung berücksichtigt die maximale Kraft (Fmax), die bei der ersten und letzten 3 Kontraktionen erzeugt wurde. Diese Methode kann geändert werden, um die Fmax in den ersten 5 s (0–5s) und die letzten 5 s (25–30 s)20zu berücksichtigen. Ähnlich wie beim submaximalen Ermüdungstest verursacht der dynamische Ermüdungstest weniger Beschwerden und eine gute Test-Retest-Zuverlässigkeit7. Der dynamische Ermüdungstest ergab jedoch in Studien zum Vergleich von ermüdeten Probanden (z. B. Post-Polio, Multiple Sklerose) und gesunden Kontrollen keine ausreichende Diskriminierungskraft20.

Motorermüdung gemessen mit dem Handgriff-Gerät kann entweder durch verminderten Antrieb von den absteigenden effeten motorischen Neuronen, oder beeinträchtigtkontraktile Mechanismen innerhalb der Muskelfasern5. Interessanterweise können submaximale Kontraktionen stärker vom Motorkortex beeinflusst werden, während maximale Ermüdungstests eine größere Muskelkomponente haben können32. Dies kann mit der verlängerten Ischämie zusammenhängen, die durch hohen intramuskulären Druck (>50% MVIC) und verminderte Durchblutung in Muskelgewebe induziert wird29,33. Kontraktile Kräfte, die mit Hand-Dynamometern gemessen werden, beinhalten die Adduktorenpollicis, die vorherrschende Typ-1-Fasern enthalten, sowie Unterarm-Flexor-Digitorium-Muskeln, die aus Typ-I- und II-Fasern34bestehen. Aufgrund der hochoxidativen Natur der Typ-I-Fasern sind maximale statische Ermüdungstests anfälliger für Muskel-Ischämie und Glykolyse-induzierte Ermüdung35. Da submaximale Ermüdungstests und dynamische/intermittierende Tests eine Muskelfasererholung ermöglichen, können sie nützlicher für die Beurteilung der körperlichen Ermüdung mit einem zentralen Ursprung33sein. Zukünftige Studien, die darauf abzielen, Beiträge von motorischen Neuronen im Vergleich zu Muskelkomponenten zu isolieren, können auch die transkranielle magnetische Stimulation des motorischen Kortex umfassen, die in Verbindung mit Elektromyogrammaufnahmen verwendet wird36.

Eine Einschränkung des aktuellen Protokolls ist, dass das Fehlen eines etablierten normativen Wertes für die Krebspopulation mit diesen physikalischen Ermüdungstests. Frühere Studien haben körperliche Ermüdung mit dem Handgriffgerät in Populationen gemessen, die anfällig für die Entwicklung körperlicher Ermüdung wie Polio und Alterung20,23. Solche normativen Werte müssen in der Krebsermüdungsforschung mit standardisierten Methoden noch ermittelt werden. Darüber hinaus können Variablen wie Handgröße, Art des Handprüfstandes, das Vorhandensein von rutschfesten Handschuhen oder Ringen, Handdominanz, Geschlecht, Alter und Grundlinienfitness Handgrifftests beeinflussen. Die unvermeidliche Heterogenität klinischer Populationen kann die Verallgemeinerung der Studienergebnisse durch die Verwendung des Handgrifftests einschränken. Daher sollten Strategien zur Kontrolle dieser potentiellen Störvariablen in Betracht gezogen werden, wie z. B. die Analyse der Kovarianz oder die Normalisierung der MVIC-Daten auf das Körpergewicht. Darüber hinaus erfasst der Handgrifftest nur die Ermüngbarkeit des Muskelgewebes der oberen Gliedmaßen, das nicht mit der Fettbarkeit der unteren Gliedmaßen korreliert26. Eine sorgfältige Dateninterpretation und die Vermeidung einer Übergeneralisierung sind daher bei der Verwendung des Handgrifftests zur Messung der physischen Dimension von CRF gerechtfertigt. Es kann hilfreich sein, zusätzliche Leistungserlegbarkeitstests mit niedrigeren Extremitäten, wie z. B. den 6 min oder 10 m Gehtest, in Verbindung mit Handgrip-Fettbarkeitstests37einzuschließen. Schließlich stellen die in der aktuellen Studie beschriebenen Methoden die Motorermüdung dar, die zu einem einzigen Zeitpunkt gemessen wird. Frühere Studien haben gezeigt, dass die Ermüdungsfähigkeit, die die Veränderung der Müdigkeit während einer Aktivität widerspiegelt, klinisch nützlicher sein kann, da dieses Konzept den Funktionellen Status des Patientenerfasst 38. Zukünftige Studien werden den Zusammenhang zwischen der wahrgenommenen Ermüdungsfähigkeit (Änderung der selbst gemeldeten Ermüdungswerte) und der Leistungsermüdung (Änderung der Handgrip-Ermüdungsindizes) vor und nach physikalischen/kognitiven Tests37,38,39untersuchen.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die in diesem Protokoll beschriebenen Methoden objektive und quantitative Maßnahmen für ein schwächendes Symptom liefern und im klinischen Umfeld leicht anwendbar sind. Nach unserer Erfahrung ist der statische Ermüdungstest in Kombination mit Der SFI-Berechnung Version 1 die empfindlichste Methode, um den physischen Aspekt der Müdigkeit bei Krebs sowie andere Krankheitszustände zu erfassen12,13. Zusätzlich zum statischen maximalen Ermüdungstest haben wir zwei zusätzliche Handgrifftests durchgeführt, die weniger ermüden und bei stark beeinträchtigten Patientengruppen besser vertragen werden können. Variablen wie Alter, Geschlecht, Krankheit und Grundfitness können alle körperliche Ermüdungsmessungen mit dem Handgriffgerät beeinflussen. Die angewandte spezifische Methode sollte auf jede Krankheitspopulation zugeschnitten sein.

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Disclosures

Die Autoren haben nichts zu verraten.

Acknowledgments

Diese Studie wird vollständig von der Abteilung für Intramurale Forschung des National Institute of Nursing Research des NIH, Bethesda, Maryland, unterstützt.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Quantitative Muscle Assessment application (QMA) Aeverl Medical QMA 4.6 Data acquisition software. NOTE: other brands/models can be used as long as the software records force over time.
QMA distribution box Aeverl Medical DSTBX Software distribution box which connects the handgrip to the software.
Baseline hand dynamometer with analog output Aeverl Medical BHG Instrumented handgrip device with computer assisted data acquisition. NOTE: other brands/models can be used as long as the instrument measures force over time

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References

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Feng, L. R., Regan, J., Shrader, J., Liwang, J., Alshawi, S., Joseph, J., Ross, A., Saligan, L. Measuring the Motor Aspect of Cancer-Related Fatigue using a Handheld Dynamometer. J. Vis. Exp. (156), e60814, doi:10.3791/60814 (2020).

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