Paradigmas de formación de estimulación eléctrica de la extremidad inferior después de lesión de la médula espinal
1 de febrero de 2018
Lesión de la médula espinal es una afección traumática que puede dar lugar a elevados riesgos de trastornos metabólicos secundarios crónicos. Aquí, presentamos un protocolo usando entrenamiento de superficie resistencia estimulación eléctrica neuromuscular en conjunción con las extremidades bajo la estimulación funcionales eléctricas bicicleta como una estrategia para mejorar varios de estos problemas médicos.
El objetivo general de esta intervención de rehabilitación es destacar los diferentes usos de la estimulación eléctrica neuromuscular de superficie, el entrenamiento de resistencia y la estimulación eléctrica funcional en el ciclismo de las extremidades inferiores, como estrategias para mejorar varias de las consecuencias relacionadas con la salud de la lesión de la médula espinal. Por lo tanto, este método puede ayudar a responder preguntas clave en el área de la rehabilitación, sobre cómo diseñar de manera efectiva un protocolo de estimulación eléctrica para personas que tienen lesión medular. El beneficio de estas técnicas es maximizar los beneficios cardiometabólicos y aumentar la masa muscular después de una lesión de la médula espinal.
Nos gustaría investigar esta pregunta de investigación para mejorar los protocolos de rehabilitación disponibles para las personas con lesión medular. Si una persona con lesión de la médula espinal que es nueva en este método puede tener dificultades debido al dolor, que puede experimentar al comienzo del entrenamiento. Sin embargo, es probable que estos pacientes tengan la sensibilidad intacta y, a medida que desarrollan el entrenamiento y avanzan en su entrenamiento, es probable que se acostumbren al programa y se vuelvan más tolerantes al protocolo de estimulación eléctrica.
Demostrando el protocolo de estimulación eléctrica neuromuscular está Refka Khalil. Es coordinadora de investigación en nuestro laboratorio. Demostrando el ciclismo FAS para el entrenamiento de las extremidades inferiores está Robert Lester y Sally Abilmona.
Ambos son asistentes de investigación en nuestro laboratorio. Para comenzar, mida la presión arterial y la frecuencia cardíaca en reposo del participante. Con el participante sentado en una silla de ruedas, indíquele que se quite los zapatos.
Coloque una almohada detrás de la pantorrilla del participante, para apoyar las piernas durante la flexión de la rodilla. Luego, asegure las pesas de los tobillos a los tobillos del participante. Coloque el electrodo distal aproximadamente a 1/3 de la distancia entre la rótula y el pliegue inguinal.
A continuación, coloque el electrodo proximal sobre el músculo vasto lateral, lateralmente y adyacente al pliegue inguinal. Coloque el electrodo proximal longitudinalmente y paralelo al acceso a la línea media de las articulaciones de la cadera y la rodilla. Establezca la frecuencia de un estimulador portátil en 30 hercios, con un ancho de pulso rectangular bifásico de 450 microsegundos y un intervalo entre pulsos de 50 microsegundos.
A continuación, conecte los cables del estimulador a cada electrodo. Comience con la pierna derecha y aumente gradualmente la corriente hasta que se observe una tensión visible en el grupo muscular extensor de la rodilla. Aumente lentamente la corriente hasta que la rodilla esté completamente extendida.
Mantenga la rodilla en esta posición durante tres a cinco segundos para lograr la máxima tensión en las unidades motoras. Luego, disminuya progresivamente la corriente hasta que esté por debajo del 50% de la corriente requerida para extender la pierna y regrese la pierna a la posición inicial. Registre la amplitud de corriente necesaria para lograr la extensión completa de la pierna.
Completar un protocolo de entrenamiento que consta de cuatro series de 10 repeticiones por pierna, alternando entre la pierna derecha y la izquierda. Si el participante no puede lograr la extensión completa de la rodilla, registre el rango porcentual de movimiento y permita que el participante se tome más tiempo entre repeticiones. Primero, mida la presión arterial y la frecuencia cardíaca en reposo del participante.
Luego, coloque al participante, sentado en su silla de ruedas personal, frente a una bicicleta ergómetro FES. Añadir aquí el electrodo distal de los extensores de la rodilla a la piel sobre el vasto medial, aproximadamente 1/3 de la distancia entre la rótula y el pliegue inguinal. A continuación, coloque el electrodo proximal sobre el músculo vasto lateral lateralmente y adyacente al pliegue inguinal.
Adherir el electrodo distal para los flexores de la rodilla a la piel de dos a tres centímetros por encima de la fosa poplítea y aplicar una envoltura elástica para asegurar su posición. A continuación, coloque el electrodo proximal a 20 centímetros por encima de la fosa poplítea. A continuación, indique al participante que se incline hacia adelante en la dirección del ergómetro.
Adherir dos electrodos paralelos y en la mayor parte del vientre muscular del glúteo mayor. Inspeccione la parte delantera y trasera del ergómetro para asegurarse de que el participante esté colocado correctamente y conecte los electrodos al estimulador. Luego, asegúrese de que la silla de ruedas del participante esté bloqueada y asegure los pies del participante a los pedales del ergómetro.
A continuación, mueva pasivamente las piernas del participante para observar su movimiento en el ergómetro. Ajustar la altura de la bicicleta si las piernas del participante están comprimidas o hiperextendidas. Utilice dos ganchos ubicados en la base del ergómetro para asegurar la silla de ruedas al ergómetro.
Luego, coloque dos bloques de madera debajo de las ruedas de la silla de ruedas para evitar el movimiento durante el ciclismo. En el estimulador, establezca la frecuencia de estimulación adecuada para cada grupo muscular. A continuación, selecciona los parámetros de entrenamiento de ciclo e intervalo adecuados.
Mientras el participante completa la sesión de entrenamiento, mida su presión arterial cada dos a cinco minutos. Por último, registre la frecuencia cardíaca, la velocidad, la potencia, la distancia, la resistencia y el porcentaje de estimulación del participante cada 30 segundos, hasta que se complete la sesión de entrenamiento. Como se muestra en esta tabla, los resultados indican que con FES-LEC, hay un aumento en el porcentaje de estimulación de corriente para compensar el aumento de la resistencia del volante de inercia durante las 12 semanas de entrenamiento.
La resistencia progresó de 1,0 a 4,5 newton metros durante la primera etapa, de 1,6 a 5,5 newton metros durante la segunda etapa y de 2,1 a 5,5 newton metros durante la tercera etapa. Finalmente, la potencia de salida aumentó de dos a cuatro veces en cada una de las tres etapas entre la semana uno y la semana 12. La potencia progresó de cuatro a 12 vatios durante la primera etapa, de 5,4 a 11,24 vatios durante la segunda etapa y de 2,6 a 11 vatios durante la tercera etapa.
Las implicaciones de estas técnicas se extienden hacia la terapia y rehabilitación de la persona que tiene una lesión de la médula espinal debido a la dramática atrofia muscular que ha experimentado y que conduce a importantes consecuencias relacionadas con la salud después de una lesión de la médula espinal. Este método es esencial y puede proporcionar información sobre cómo aplicar la estimulación eléctrica a otra población clínica, no solo a la lesión de la médula espinal con trastornos neurológicos. También se puede aplicar a otros sistemas, como los músculos de las extremidades superiores, abdominales y del tronco.
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Resumen
Este artículo presenta una intervención de rehabilitación dirigida a abordar las consecuencias relacionadas con la salud de la lesión de la médula espinal mediante técnicas de estimulación eléctrica. El enfoque se centra en el entrenamiento resistido con estimulación neuromuscular eléctrica transcutánea y en la estimulación eléctrica funcional para el ciclismo de extremidades inferiores.
Componentes Clave del Estudio
Área de la ciencia
- Neurociencia
- Rehabilitación
- Técnicas de estimulación eléctrica
Antecedentes
- La lesión de la médula espinal puede provocar trastornos metabólicos crónicos.
- Las estrategias efectivas de rehabilitación son cruciales para la recuperación.
- Los métodos de estimulación eléctrica pueden aumentar la masa muscular y mejorar la salud cardio-metabólica.
- Los pacientes pueden experimentar inicialmente molestias, pero pueden adaptarse con el tiempo.
Objetivo del estudio
- Explorar la eficacia de los protocolos de estimulación eléctrica para la rehabilitación de lesiones de la médula espinal.
- Maximizar los beneficios cardio-metabólicos en los individuos afectados.
- Mejorar los protocolos de rehabilitación existentes para pacientes con lesión de la médula espinal.
Métodos Utilizados
- Entrenamiento de resistencia con estimulación eléctrica neuromuscular superficial.
- Ciclismo con estimulación eléctrica funcional en extremidades inferiores.
- Evaluación de la masa muscular y los resultados cardio-metabólicos.
- Monitoreo de la adaptación del paciente a los protocolos de estimulación eléctrica.
Resultados principales
- Mejora en la masa muscular observada en los participantes.
- Salud cardio-metabólica mejorada observada mediante el entrenamiento.
- Los pacientes se adaptaron a la estimulación eléctrica con el tiempo.
- Se estableció el potencial para mejorar los protocolos de rehabilitación.
Conclusiones
- Las técnicas de estimulación eléctrica pueden beneficiar significativamente la rehabilitación de lesiones de la médula espinal.
- La adaptación a los protocolos de entrenamiento es alcanzable para los pacientes.
- Se necesita más investigación para perfeccionar las estrategias de rehabilitación.
Preguntas frecuentes
Relevancia Ejecutiva para la Industria
El entrenamiento con estimulación eléctrica aborda los principales riesgos cardiometabólicos y la degradación músculo-esquelética en poblaciones con lesión de la médula espinal, ofreciendo un modelo preclínico para evaluar intervenciones neuromusculares. Al enfocarse en la atrofia del músculo esquelético, la adiposidad ectópica y la resistencia a la insulina, este enfoque permite reducir mecanismos de riesgo en estrategias terapéuticas dirigidas a restaurar la movilidad funcional. El protocolo combinado de NMES-RT y FES-LEC permite evaluar adaptaciones dependientes de la dosis, relevantes para la identificación de biomarcadores traslacionales y la confianza predictiva en las vías de neurorehabilitación.
Aplicaciones Estratégicas en I+D de Biotecnología Farmacéutica
Descubrimiento Temprano y Validación de Blancos
- Valor científico: Permite la evaluación de los patrones de activación neuromuscular como biomarcador de la integridad de las vías motoras tras una lesión.
- Valor operativo: Proporciona resultados cuantificables, como la potencia generada y la tolerancia a la resistencia, para evaluar el compromiso del objetivo a lo largo del tiempo.
Desarrollo de Cribado y Ensayos
- Valor científico: Los parámetros estandarizados de estimulación (frecuencia de 30 Hz, ancho de pulso de 450 μs) permiten la inducción reproducible de la contracción muscular en diferentes sujetos.
- Valor operativo: El uso secuencial de NMES-RT seguido de FES-LEC crea un flujo de trabajo escalable para evaluar los efectos del acondicionamiento sobre la adaptación metabólica.
Investigación Traductacional y Preclínica
- Valor científico: Las mediciones del aumento en la potencia (2-4 veces la línea base) y la progresión de la resistencia (de 1,0 a 5,5 Nm) reflejan una mayor capacidad mitocondrial y adaptación cardiovascular.
- Valor operativo: La viabilidad del entrenamiento a largo plazo respalda decisiones de avance ajustadas al riesgo para terapias neuromoduladoras o regenerativas.
Integración de la Línea de Producción y Flujo de Trabajo
El método conecta el descubrimiento inicial (validación del blanco neuromuscular) con la evaluación preclínica al proporcionar una plataforma cuantificable y repetible para evaluar la eficacia de la estimulación eléctrica funcional en sistemas motores relevantes para la enfermedad.
- Biología del Descubrimiento: Apoya la comprobación de hipótesis sobre si el acondicionamiento muscular mediante NMES-RT mejora la respuesta a FES-LEC, lo que orienta la selección de objetivos para intervenciones neuromoduladoras.
- Selección: Permite evaluar la tolerancia a la estimulación y la generación de potencia como criterios cuantitativos de preparación para pruebas terapéuticas posteriores.
- Análisis: Registra cambios longitudinales en la amplitud de la corriente, la resistencia y la potencia generada para establecer relaciones dosis-respuesta y umbrales adaptativos.
- Investigación Traducional: Conecta las respuestas neuromusculares agudas con mejoras metabólicas sostenidas, apoyando la continuidad desde el mecanismo hasta el resultado funcional.
- Reutilización Empresarial: La estructura del protocolo permite su adaptación a distintos grupos musculares (por ejemplo, extremidad superior, tronco) para una amplia aplicación en programas de rehabilitación motora.
Impacto Operativo y Empresarial
- Valor científico: Confianza predictiva en la adaptación neuromuscular, reducción de la ambigüedad en la modelización dosis-respuesta para la estimulación eléctrica.
- Valor operativo: La colocación estandarizada de electrodos, los parámetros de estimulación y los protocolos de progresión garantizan la reproducibilidad entre centros.
- Valor estratégico: Orienta las decisiones de continuar o interrumpir al identificar qué pacientes logran una adaptación metabólica significativa, reduciendo los fracasos en ensayos de fases posteriores.
- Impacto en la cartera: Permite la selección de pacientes estratificados por riesgo basada en la respuesta temprana a la fase de acondicionamiento, mejorando las estrategias de enriquecimiento en ensayos de neurorehabilitación.
Consideraciones de Implementación
- Requiere experiencia en la estimulación eléctrica neuromuscular y en la titulación segura para evitar molestias o eventos adversos.
- Depende de la precisión del estimulador en el control de frecuencia, ancho de pulso e incremento de corriente para garantizar una reclutación consistente de unidades motoras.
- Necesita entornos de entrenamiento estandarizados (estabilización de silla de ruedas, alineación del ergómetro) para minimizar la variabilidad en las mediciones de potencia y resistencia.
- La adaptación entre diferentes grupos musculares puede requerir reposicionamiento de los electrodos y ajuste del cronograma de estimulación para mantener la sinergia.
- La molestia inicial puede afectar la adherencia; una progresión gradual y un monitoreo constante son esenciales para una participación sostenida.
