脊髄損傷後下肢電気刺激の訓練のパラダイム

このリハビリテーション介入の全体的な目標は、脊髄損傷の健康関連の影響のいくつかを改善するための戦略として、表面神経筋電気刺激抵抗トレーニング、および機能的電気刺激下肢サイクリングのさまざまな使用法を強調することです。したがって、この方法は、脊髄損傷者のための電気刺激プロトコルを効果的に設計する方法に関するリハビリテーションの分野における重要な質問に答えるのに役立ちます。これらの技術の利点は、心血管代謝の利点を最大化し、脊髄損傷後の筋肉量を増加させることです。

私たちは、脊髄損傷者が利用できるリハビリテーションプロトコルを改善するために、この研究課題を調査したいと考えています。この方法に不慣れな脊髄損傷の個人が痛みのために苦労する可能性がある場合、それはトレーニングの開始時に経験する可能性があります。ただし、これらの患者は無傷の感覚を持っている可能性が高く、トレーニングを開発し、トレーニングに進むにつれて、プログラムに慣れる可能性が高く、電気刺激プロトコルに対してより耐性を持つようになります。

神経筋電気刺激プロトコルを実証しているのが Refka Khalil です。当研究室の研究コーディネーターです。下肢トレーニングのためのFASサイクリングを実演するのは、ロバート・レスターとサリー・アビルモナです。

お二人とも当研究室の研究助手です。まず、参加者の安静時血圧と心拍数を測定します。車椅子に座っている状態で、靴を脱ぐように指示します。

膝の屈曲中に脚を支えるために、参加者のふくらはぎの後ろに枕を置きます。次に、足首の重りを参加者の足首に固定します。遠位電極を膝蓋骨と鼠径部の間の距離の約1/3に配置します。

次に、近位電極を外側広筋の上、横方向に、鼠径部のひだに隣接して配置します。近位電極を縦方向に配置し、股関節と膝関節の正中線アクセスと平行に配置します。ポータブル刺激装置の周波数を 30 ヘルツに設定し、二相性四角形パルス幅を 450 マイクロ秒、パルス間間隔を 50 マイクロ秒に設定します。

次に、刺激ケーブルを各電極に接続します。右脚から始めて、膝伸筋グループに目に見える緊張が観察されるまで、電流を徐々に増やします。膝が完全に伸びるまで、電流をゆっくりと上げます。

モーターユニットで最大の張力を達成するために、膝をこの位置に3〜5秒間保持します。次に、脚を伸ばすのに必要な電流の50%を下回るまで電流を徐々に減らし、脚を開始位置に戻します。脚をフルに伸展させるために必要な電流振幅を記録します。

各脚で10回を4セット、右脚と左脚を交互に繰り返すトレーニングプロトコルを完了します。参加者が膝を完全に伸ばすことができない場合は、可動域のパーセンテージを記録し、参加者が繰り返しの間により多くの時間を取ることができるようにします。まず、参加者の安静時血圧と心拍数を測定します。

次に、参加者を個人用車椅子に座らせて、FESエルゴメーターバイクの前に置きます。ここに、膝伸筋の遠位電極を内側広筋の上の皮膚に加え、膝蓋骨と鼠径部の間の距離の約1/3を追加します。次に、近位電極を外側広筋の横方向に配置し、鼠径部のひだに隣接させます。

膝窩の2〜3センチメートル上の皮膚に膝屈筋の遠位電極を接着し、伸縮性のあるラップを適用してその位置を固定します。次に、近位電極を膝窩窩の20センチメートル上に配置します。次に、エルゴメーターの方向に前かがみになるように参加者に指示します。

2つの電極を平行に、大殿筋の筋肉腹の大部分に接着します。エルゴメーターの前面と背面を検査して、参加者が適切な位置に配置されていることを確認し、電極を刺激装置に接続します。次に、参加者の車椅子がロックされていることを確認し、参加者の足をエルゴメーターペダルに固定します。

次に、参加者の足を受動的に動かして、エルゴメーターで参加者の動きを観察します。参加者の足が圧縮または過度に伸びている場合は、自転車の高さを調整します。エルゴメーターの基部にある2つのフックを使用して、車椅子をエルゴメーターに固定します。

次に、自転車の車輪の下に2つの木製ブロックを置き、サイクリング中の動きを防ぎます。刺激装置で、各筋肉群に適切な刺激周波数を設定します。次に、適切なサイクルとインターバルのトレーニングパラメータを選択します。

参加者がトレーニングセッションを完了している間、2〜5分ごとに血圧を測定します。最後に、トレーニングセッションが完了するまで、参加者の心拍数、速度、パワー、距離、抵抗、および刺激の割合を30秒ごとに記録します。この表に示すように、結果は、FES-LECを使用すると、12週間のトレーニングでフライホイール抵抗の増加を相殺する電流刺激の割合が増加することを示しています。

抵抗は、第1段で1.0〜4.5ニュートンメートル、第2段で1.6〜5.5ニュートンメートル、第3段で2.1〜5.5ニュートンメートルに進行しました。最後に、第1週から第12週までの3つのステージで、出力がそれぞれ2〜4倍に増加しました。電力は、第 1 ステージで 4 ワットから 12 ワットに、第 2 ステージで 5.4 ワットから 11.24 ワットに、第 3 ステージで 2.6 ワットから 11 ワットに増加しました。

この技術の意味は、彼が経験した劇的な筋萎縮のために脊髄損傷を受けた人の治療とリハビリテーションにまで及び、脊髄損傷後に重大な健康関連の結果をもたらします。この方法は不可欠であり、神経障害を伴う脊髄損傷だけでなく、他の臨床集団に電気刺激を適用する方法についての洞察を提供することができます。また、上肢、腹部、体幹の筋肉など、他のシステムにも適用できます。