脊髓损伤后下肢电刺激训练范式

本康复干预措施的总体目标是突出表面神经肌肉电刺激抗阻训练以及功能性电刺激下肢骑行的不同应用，作为改善脊髓损伤相关健康后果的策略。因此，该方法有助于回答康复领域中的关键问题，即如何为脊髓损伤患者有效设计电刺激方案。这些技术的优势在于能够最大化心肺代谢效益，并在脊髓损伤后增加肌肉质量。

我们希望研究这一科学问题，以改善脊髓损伤患者现有的康复治疗方案。对于初次接触该方法的脊髓损伤患者而言，由于训练初期可能出现疼痛，可能会遇到一定困难。然而，这些患者的感知功能可能仍然完好，随着训练的进展，他们很可能逐渐适应该训练方案，并对电刺激方案的耐受性增强。

演示神经肌肉电刺激方案的是Refka Khalil。她是本实验室的研究协调员。演示下肢训练FAS骑行的是Robert Lester和Sally Abilmona。

他们两人都是我们实验室的研究助理。首先，测量受试者的静息血压和心率。让受试者坐在轮椅上，指导其脱鞋。

在受试者小腿后方放置一个枕头，以在膝关节屈曲期间支撑腿部。然后，将踝部负重固定在受试者的脚踝上。将远端电极置于髌骨与腹股沟皱襞之间约三分之一距离处。

接下来，将近端电极置于股外侧肌上，位置在腹股沟皱襞的外侧并与其相邻。近端电极应纵向放置，并与髋关节和膝关节中线平行。将便携式刺激器的频率设置为 30 hertz，双相矩形脉冲宽度为 450 微秒，脉冲间间隔为 50 微秒。

然后，将刺激器导线连接至每个电极。从右腿开始，逐渐增加电流，直至观察到膝伸肌群出现可见的收缩张力。缓慢递增电流，直至膝关节完全伸展。

保持膝关节在此位置 3 到 5 秒，以使运动单位达到最大张力。然后逐步降低电流，直至低于伸展腿部所需电流的 50%，并将腿部恢复至起始位置。记录实现完全伸展腿部所需的电流幅度。

完成一项训练方案，包括每条腿进行四组，每组10次重复动作，左右腿交替进行。如果受试者无法完成完全的膝关节伸展，请记录其关节活动范围的百分比，并允许受试者在每次重复之间有更多休息时间。首先，测量受试者的静息血压和心率。

然后，让受试者坐在其个人使用的轮椅上，将其置于功能性电刺激（FES）功率自行车前方。将膝伸肌的远端电极置于股内侧肌皮肤表面，位置大约在髌骨与腹股沟皱襞之间距离的1/3处。接着，将近端电极置于股外侧肌外侧，紧邻腹股沟皱襞处。

将膝屈肌的远端电极贴附于腘窝上方两到三厘米处的皮肤，并使用弹性绷带固定其位置。然后，将近端电极置于腘窝上方20厘米处。接下来，指导受试者向前倾斜，朝向功率计的方向。

将两个电极平行粘附于臀大肌肌腹的主要部位。检查功率计的前方和后方，确保受试者位置适当，并将电极连接至刺激器。然后确认受试者的轮椅已锁定，并将其双脚固定在功率计的踏板上。

接下来，被动地移动受试者的双腿，以观察其在功率自行车上的运动情况。如果受试者的腿部出现受压或过度伸展，应调整自行车的高度。使用位于功率自行车底部的两个挂钩将轮椅固定在功率自行车上。

然后，在轮椅的车轮下方放置两个木块，以防止骑行过程中轮椅移动。在刺激器上，为每组肌肉设置适当的刺激频率。接着，选择合适的骑行和间歇训练参数。

在参与者完成训练期间，每隔两到五分钟测量一次其血压。最后，每30秒记录一次参与者的心率、速度、功率、距离、阻力和刺激百分比，直至训练结束。如本表所示，结果表明，在12周训练过程中，随着飞轮阻力的增加，FES-LEC的电流刺激百分比也随之提高，以抵消阻力的上升。

在第一阶段，阻力从1.0牛·米增加到4.5牛·米；在第二阶段，从1.6牛·米增加到5.5牛·米；在第三阶段，从2.1牛·米增加到5.5牛·米。最终，在第1周至第12周期间，每个阶段的功率输出均增加了2至4倍。功率在第一阶段从4瓦增加到12瓦，第二阶段从5.4瓦增加到11.24瓦，第三阶段从2.6瓦增加到11瓦。

该技术的应用意义延伸至脊髓损伤患者的治疗与康复，因为此类患者经历了显著的肌肉萎缩，导致脊髓损伤后出现严重的健康相关后果。该方法至关重要，可为如何将电刺激应用于其他临床人群提供见解，而不仅限于患有神经系统疾病的脊髓损伤患者。该技术还可应用于其他肌群系统，如上肢、腹部及躯干肌肉。