Paradigms of Lower Extremity Electrical Stimulation Training After Spinal Cord Injury

这种康复干预的总体目标是强调表面神经肌肉电刺激阻力训练和功能性电刺激下肢循环的不同用途，作为改善脊髓损伤的几种健康相关后果的策略。因此，这种方法可以帮助回答康复领域的关键问题，即如何有效地为脊髓损伤患者设计电刺激方案。这些技术的好处是最大限度地提高心脏代谢益处，并增加脊髓损伤后的肌肉质量。

我们想调查这个研究问题，以改进脊髓损伤患者可用的康复方案。如果刚接触这种方法的脊髓损伤患者可能会因疼痛而挣扎，这可能会在训练开始时经历。然而，这些患者可能具有完整的感觉，并且随着他们进行训练并继续进行训练，他们可能会习惯该程序，并且他们对电刺激方案的耐受性更高。

演示神经肌肉电刺激方案的是 Refka Khalil。她是我们实验室的研究协调员。演示用于下肢训练的 FAS 循环的是 Robert Lester 和 Sally Abilmona。

他们俩都是我们实验室的研究助理。首先，测量参与者的静息血压和心率。让参与者坐在轮椅上，指导他们脱鞋。

将枕头放在参与者的小腿后面，以便在膝关节屈曲时支撑双腿。然后，将踝部重量固定到参与者的脚踝上。将远端电极放置在髌骨和腹股沟皱襞之间距离的 1/3 左右。

接下来，将近端电极放置在股外侧肌上，外侧并靠近腹股沟皱襞。将近端电极纵向放置，并平行于髋关节和膝关节的中线通路。将便携式刺激器的频率设置为 30 赫兹，双相矩形脉冲宽度为 450 微秒，脉冲间间隔为 50 微秒。

然后，将刺激器电缆连接到每个电极。从右腿开始，逐渐增加电流，直到在膝伸肌群中观察到明显的张力。慢慢增加电流，直到膝盖完全伸展。

将膝盖保持在这个位置 3 到 5 秒，以在电机装置中达到最大张力。然后，逐渐减小电流，直到它低于伸出支腿所需电流的 50%，并将支腿返回到起始位置。记录实现全腿伸展所需的电流振幅。

完成一个训练方案，包括每条腿四组重复 10 次，左右腿交替进行。如果参与者无法实现膝关节完全伸展，请记录运动范围的百分比，并允许参与者在重复之间花费更多时间。首先，测量参与者的静息血压和心率。

然后，将坐在个人轮椅上的参与者放在 FES 测力计自行车前。在这里将膝伸肌的远端电极添加到股内侧皮肤上，大约是髌骨和腹股沟皱襞之间距离的 1/3。接下来，将近端电极横向定位在股外侧肌上，并靠近腹股沟皱襞。

将膝屈肌的远端电极粘附在腘窝上方 2 到 3 厘米的皮肤上，并应用弹性包裹物以确保其定位。然后，将近端电极放置在腘窝上方 20 厘米处。接下来，指示参与者朝测力计的方向向前倾。

将两个电极平行地粘附在臀大肌的大部分肌肉腹部上。检查测力计的正面和背面，确保参与者的位置正确，并将电极连接到刺激器。然后确保参与者的轮椅已锁定，并将参与者的脚固定在测力计踏板上。

接下来，被动移动参与者的双腿以观察他们在测力计中的运动。如果参与者的腿被压缩或过度伸展，请调整自行车的高度。使用位于测力计底部的两个挂钩将轮椅固定在测力计上。

然后，在轮椅的轮子下放置两个木块，以防止在骑自行车时移动。在刺激器上，为每个肌肉群设置适当的刺激频率。然后，选择适当的 cycle 和 interval 训练参数。

当参与者完成训练时，每 2 到 5 分钟测量一次血压。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，直到训练完成。如下表所示，结果表明，使用 FES-LEC，在 12 周的训练中，电流刺激与抵消增加的飞轮阻力的百分比增加。

阻力在第一阶段从 1.0 到 4.5 牛顿米，第二阶段从 1.6 到 5.5 牛顿米，第三阶段从 2.1 到 5.5 牛顿米。最后，在第 1 周和第 12 周之间的三个阶段中，每个阶段的功率输出都增加了 2 到 4 倍。功率在第一级从 4 瓦增加到 12 瓦，在第二级从 5.4 瓦增加到 11.24 瓦，在第三级从 2.6 瓦增加到 11 瓦。

这项技术的影响延伸到脊髓损伤患者的治疗和康复，因为他经历了剧烈的肌肉萎缩，导致脊髓损伤后与健康相关的重大后果。这种方法是必不可少的，并且可以为如何将电刺激应用于其他临床人群提供见解，而不仅仅是神经系统疾病的脊髓损伤。它也可以应用于其他系统，例如上肢、腹部和躯干肌肉。