脊髓损伤是一种创伤性医学状况，可能导致慢性继发性代谢紊乱的风险升高。本文介绍了一种联合应用表面神经肌肉电刺激抗阻训练与功能性电刺激下肢骑行的方案，作为改善上述多种医学问题的策略。
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本文内容
摘要
摘要
脊髓损伤（SCI）后，骨骼肌萎缩、脂肪含量增加以及体力活动减少是常见的关键性变化，这些变化与多种心脑代谢健康问题相关。这些改变可能增加慢性继发性疾病的风险，并影响脊髓损伤患者的生活质量。表面神经肌肉电刺激诱发的抗阻训练（NMES-RT）作为一种干预策略，旨在减缓骨骼肌萎缩进程、减少异位脂肪沉积、改善胰岛素敏感性并增强线粒体功能。然而，NMES-RT通常仅限于单一肌群的训练。若能同时动员下肢多个肌群，可能更充分地发挥训练带来的健康益处。功能性电刺激-下肢骑行训练（FES-LEC）可激活6个主要肌群，更有可能引发显著的代谢和心血管适应性改变。掌握合适的刺激参数，是最大化脊髓损伤患者电刺激训练效果的关键。在康复过程中采用长期应用NMES-RT和FES-LEC的策略，有助于维持肌肉骨骼系统的完整性，这对于旨在恢复损伤后行走功能的临床试验而言是必要的前提条件。本文介绍了一种将NMES-RT与FES-LEC相结合的联合干预方案。我们假设，在骑行训练前接受为期12周的肌肉预适应训练后，肌肉能够产生更大的功率，克服更高的阻力骑行，并在脊髓损伤患者中引发更显著的生理适应性改变。
引言
据估计，目前美国约有 282,000 人生活在脊髓损伤（SCI）状态下1。平均每年新增病例约 17,000 例，主要原因为机动车交通事故、暴力事件和体育活动1。脊髓损伤导致损伤平面及以下神经传导的部分或完全中断2，从而引起损伤平面以下的感觉和/或运动功能丧失。损伤后，损伤平面以下的骨骼肌活动显著减少，导致瘦体重迅速下降，并伴随异位脂肪组织浸润，即肌内脂肪（IMF）。研究表明，下肢骨骼肌在损伤后的最初几周内即出现显著萎缩，并持续至伤后第一年末3,4。在完全性脊髓损伤患者中，伤后仅 6 周，其损伤平面以下肌肉体积较年龄和体重匹配的健康对照者减少了 18–46%。至伤后 24 周，骨骼肌横截面积（CSA）可降至原始大小的 30% 至 50%3。Gorgey 和 Dudley 发现，伤后 4.5 个月，骨骼肌体积继续萎缩至原始大小的 43%，且不完全性脊髓损伤患者的肌内脂肪含量是健康对照者的三倍4。代谢活跃的瘦体重减少导致基础代谢率（BMR）降低2,6，而基础代谢率约占每....
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方案
本文所述训练方案已在 clinicaltrials.gov 注册，注册号为 NCT01652040。该训练项目包括结合踝部负重的神经肌肉电刺激抗阻训练（NMES-RT）以及功能性电刺激下肢循环训练（FES-LEC）。所有必需设备均列于表2中。研究方案及知情同意书已通过里士满退伍军人事务医疗中心（Richmond VAMC）机构审查委员会（IRB）和弗吉尼亚联邦大学（VCU）机构审查委员会（IRB）的审查与批准。在试验开始前，已向每位受试者详细解释所有研究流程。
1. 受试者招募
- 对潜在参与者进行初步筛选评估。
- 详细说明训练方案的具体细节，包括研究周期（24周）、每周训练次数（每周两次）以及每次训练时长（NMES-RT：30分钟；FES-LEC：45–60分钟）。
注意：前12周进行NMES-RT，随后进行12周的FES-LEC。 - 向潜在受试者说明医学入选要求，包括：脊髓损伤（SCI）的男性或女性，美国脊髓损伤协会（AIS）分级为 A、B 或 C 级（AIS 分级为 "C" 分类中无法站立和行走者）、18至65岁、伤后超过1年、体重指数（BMI）≤ 30 kg/m²2，运动完全性或不完全性C5-L2水平损伤。
- 向潜在参与者说明医学限制，包括：心血管疾病诊断、未控制的2型糖尿病或正在使用胰岛素者、未控制....
- 详细说明训练方案的具体细节，包括研究周期（24周）、每周训练次数（每周两次）以及每次训练时长（NMES-RT：30分钟；FES-LEC：45–60分钟）。
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结果
在16周的神经肌肉电刺激抗阻训练（NMES-RT）期间，22名参与者的踝部负重逐步增加（图6a）。参与者 lifting 的平均重量为19.6 ± 6.5 lb.（右腿）和20 ± 6 lb.（左腿）[8–24 lb.]。右腿和左腿的电流强度在试验期间有所波动（图6b）。
一名运动完全性脊髓损伤个体在经过12周功能性电刺激下肢循环训练后的进展情况如图所示 表1结果显示，在为期12周的训练中，使用FES-LEC时，为抵消飞轮阻力的增加，电流刺激的百分比也随之上升。在12周训练期间的3个阶段中，每个阶段的飞轮阻力均增加了3至4倍。 (表1阻力从1.6至5.1 Nm（I期）、2.12至5.5 Nm（II期）和2.12至5.5 Nm（III期.......
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讨论
本研究展示了两种不同的电刺激范式。其中一种范式侧重于对训练肌肉实施渐进性负荷，以诱导骨骼肌肥大；另一种范式则主要旨在通过提高有氧能力来增强心肺代谢功能。该研究对两种范式进行了比较，并强调了各自的优缺点。
神经肌肉电刺激结合抗阻训练（NMES-RT）已被证实对恢复急性和慢性脊髓损伤（SCI）患者的肌肉体积并诱导肌肉肥大具有显著效果19,20,21,22,23,24。当前干预措施依赖于双通道刺激装置，这类设备在大多数临床环境中或脊髓损伤患者的家庭使用中均易于获取。存在一种未经证实的说法，认为对瘫痪的膝伸肌进行渐进性负荷训练可能导致股骨或胫骨髁部骨折。然而，根据现有证据，我们及其他研究团队均未观察.......
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披露
作者无任何利益冲突需要披露。
致谢
我们感谢各位参与者在先前研究中投入的时间和精力。我们感谢亨特·霍尔姆斯·麦奎尔研究所（Hunter Holmes McGuire Research Institute）以及脊髓损伤服务与疾病部门（Spinal Cord Injury Services and Disorders）为开展临床人体研究试验提供了环境支持。Ashraf S. Gorgey 目前获得美国退伍军人事务部退伍军人健康管理局康复研究与发展服务局（B7867-W）以及美国国防部战斗损伤研究计划管理处（DoD-CDRMP，编号：W81XWH-14-SCIRP-CTA）的资助。
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材料
| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 粘附性碳电极（每种2个） | Physio Tech（美国弗吉尼亚州里士满，邮编23233） | PT3X5 PALS3X4 E7300 | 7.5' x 12.7' 7.5 英寸 × 10' 5' x 9' |
| TheraTouch 4.7 刺激器 | Richmar（美国田纳西州查塔努加，邮编 37406） | 400-082 | 41.28 英寸 × 39.37 英寸 × 17.78 英寸（8.91 kg） 功率：110 VAC，60 Hz / 220 VAC，50 Hz 功率消耗：110 瓦特 |
| 红色 & 白色导联线（2条） | Richmar（美国田纳西州查塔努加，邮编 37406） | A1717 | 2.0 m |
| RT300-SL FES 功率车 | Restorative Therapies, Inc.（美国马里兰州巴尔的摩市 21231） | RT300-SL | 80 英尺 × 49 英尺 × 92–103 英尺（39 千克） 16 通道 速度：15 – 55 转/分钟 |
| 弹性 NuStim 绷带（2 个） | Fabrifoam（美国宾夕法尼亚州埃克斯顿 19341） | PP108666 | 36" |
| 木质轮椅支架（2） | n/a | n/a | n/a |
| 枕头/垫子 | n/a | n/a | 标准 |
| 踝部负重 | n/a | n/a | 2-26 磅 |
参考文献
- National Cord Injury Statistical Center. Facts and Figures at a Glance. , University of Alabama at Birmingham. Birmingham, AL. (2016).
- Gorgey, A., Dolbow, D., Dolbow, J., Khalil, R., Castillo, C., Gater, D. Effects of spinal cord injury on body composition and metabolic profile-Part I. J Spinal Cord Med. 37 (6), 693-702 (201....
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重印与许可
