Reliability of diaphragm voluntary activation measurements in healthy adults

Abstract

Voluntary activation can be used to assess central fatigue of the diaphragm after tasks such as exercise or inspiratory muscle loading. Cervical magnetic stimulation (CMS) of the phrenic nerves elicits an involuntary contraction, or twitch of the diaphragm. This twitch is quantified based on a measure of transdiaphragmatic pressure (Pdi) and can be used to evaluate diaphragm contractile function and diaphragm voluntary activation (diaphragm-VA). The test-retest reliability of diaphragm-VA using CMS is currently unknown. Thirteen participants (4M:9F; 25±3 years) performed a series of interpolated twitch manoeuvres, which included a maximal inspiratory effort against a semi-occluded mouthpiece and two CMS-stimuli, one during the inspiratory manoeuvre and one after when the participant returned to functional residual capacity to quantify diaphragm-VA. Intraclass correlation coefficients (ICC) and standard error of measurement (SEM) measured between-day and within-session reliability of diaphragm-VA, respectively. Maximal diaphragm-VA values were 90±8% (SEM: 3.8%) and 91±7% (SEM: 3.8%) during visits 1 and 2 (p=0.781), respectively, and displayed ‘excellent’ between-day reliability (ICC:0.98; 95%CI:0.96-1.00; SEM: 1.5%). Our results suggest that assessing diaphragm-VA using CMS is reliable in young healthy adults. Measuring diaphragm-VA may provide additional insight into the consequences and mechanisms of diaphragm fatigue. Novelty bullets: • Magnetic stimulation of the phrenic nerves can reliably measure voluntary activation of the diaphragm • Diaphragm voluntary activation can be used to provide additional insight into fatigability of the diaphragm.

L’activation volontaire peut être utilisée pour évaluer la fatigue centrale du diaphragme après des tâches telles que l’exercice ou la mise en charge des muscles inspiratoires. La stimulation magnétique cervicale (« CMS ») des nerfs phréniques provoque une contraction involontaire ou une secousse du diaphragme. Cette secousse est quantifiée sur la base d’une mesure de la pression transdiaphragmatique et peut être utilisée pour évaluer la fonction contractile du diaphragme et l’activation volontaire du diaphragme. La fiabilité test–retest de l’activation volontaire du diaphragme au moyen de la CMS est actuellement inconnue. Treize participants (4 hommes, 9 femmes; 25 ± 3 ans) se soumettent à une série de secousses interpolées qui comprennent un effort inspiratoire maximal contre un embout semi-occlus et deux stimuli par CMS, un pendant la manœuvre inspiratoire et un après le retour du participant à la capacité résiduelle fonctionnelle pour quantifier l’activation volontaire du diaphragme. Concernant l’activation volontaire du diaphragme, le coefficient de corrélation intraclasse (« ICC ») évalue la fiabilité d’une journée à l’autre et l’erreur type de mesure (« SEM ») évalue la fiabilité d’une séance à l’autre. Les valeurs maximales de l’activation volontaire du diaphragme sont de 91 (SD : 6; SEM : 3,9) et 92 (SD : 5; SEM : 2,2) lors des séances 1 et 2 (p = 0,68) respectivement et présentent une « bonne » fiabilité d’une journée à l’autre (ICC : 0,88; intervalle de confiance à 95 % : 0,67–0,95; SEM : 2,7). Nos résultats suggèrent que l’évaluation de l’activation volontaire du diaphragme à l’aide de la CMS est fiable chez les jeunes adultes en bonne santé. La mesure de l’activation volontaire du diaphragme peut fournir des informations additionnelles sur les conséquences et les mécanismes de la fatigue du diaphragme. [Traduit par la Rédaction]