Paradigma's van de onderste extremiteit elektrische stimulatie opleiding na dwarslaesie
1 februari 2018
Dwarslaesie is een traumatische medische aandoening die leiden verhoogde risico's van chronische secundaire stofwisselingsziekten tot kan. Hier voorgesteld hebben we een protocol met behulp van oppervlakte neuromusculaire elektrische stimulatie-resistentie opleiding in combinatie met functionele elektrische stimulatie-lagere extremiteiten fietsen als een strategie ter verbetering van verscheidene van deze medische problemen.
Het algemene doel van deze revalidatie-interventie is om verschillende toepassingen van oppervlakkig neuromusculair elektrisch stimulatieweerstandstraining en functionele elektrische stimulatie onderbeen fietsen, als strategieën te benadrukken om verschillende gezondheidsgerelateerde gevolgen van ruggenmergletsel te verbeteren. Dus deze methode kan helpen om belangrijke vragen op het gebied van revalidatie te beantwoorden, over hoe een elektrostimulatiefprotocol effectief kan worden ontworpen voor personen met ruggenmergletsel. Het voordeel van deze technieken is om cardio-metabolische voordelen te maximaliseren en spiermassa te verhogen na een ruggenmergletsel.
We willen deze onderzoeksvraag onderzoeken om revalidatieprotocollen te verbeteren die beschikbaar zijn voor personen met ruggenmergletsel. Mocht een persoon met ruggenmergletsel die nieuw is voor deze methode worstelen vanwege pijn, die ze in het begin van de training kunnen ervaren. Deze patiënten hebben echter waarschijnlijk een intacte sensatie, en naarmate ze trainen en verder gaan in hun training, is het waarschijnlijk dat ze aan het programma wennen en toleranter worden voor het elektrische stimulatieprotocol.
De demonstratie van het neuromusculaire elektrische stimulatieprotocol is Refka Khalil. Zij is een onderzoekscoördinator in ons lab. De demonstratie van de FAS fiets voor onderbeentraining is Robert Lester en Sally Abilmona.
Zij zijn beide onderzoeksassistenten in ons lab. Om te beginnen, meet u de rustende bloeddruk en hartslag van de deelnemer. Laat de deelnemer, gezeten in een rolstoel, hun schoenen uitdoen.
Plaats een kussen achter de kuiten van de deelnemer om de benen te ondersteunen tijdens knieflexie. Bevestig vervolgens enkelgewichten aan de enkels van de deelnemer. Plaats de distale elektrode ongeveer 1/3 van de afstand tussen de knieschijf en de liesplooi.
Plaats vervolgens de proximale elektrode over de vastus lateralis spier, lateraal en naast de liesplooi. Plaats de proximale elektrode longitudinaal en parallel aan de middellijn van de heup- en kniegewrichten. Stel de frequentie van een draagbare stimulator in op 30 hertz, met een bifasische rechthoekige pulsbreedte van 450 microseconden en een interpulsinterval van 50 microseconden.
Verbind vervolgens de stimulatorkabels met elke elektrode. Begin met het rechterbeen en verhoog geleidelijk de stroom tot er zichtbare spanning wordt waargenomen in de knie-extensiegroep. Verhoog langzaam de stroom tot de knie volledig is uitgestrekt.
Houd het kniegewricht drie tot vijf seconden in deze positie om maximale spanning in de motorische eenheden te bereiken. Verlaag vervolgens geleidelijk de stroom tot deze onder de 50% ligt van de stroom die nodig is om het been uit te strekken en breng het been terug in de startpositie. Noteer de stroomsterkte die nodig is om volledige beenuitrekking te bereiken.
Voltooi een trainingsprotocol bestaande uit vier sets van 10 herhalingen per been, wisselend tussen het rechter- en linkerbeen. Als de deelnemer niet volledige knie-extensie kan bereiken, noteer dan het percentage bewegingsbereik en laat de deelnemer meer tijd tussen herhalingen nemen. Meet eerst de rustende bloeddruk en hartslag van de deelnemer.
Plaats vervolgens de deelnemer, gezeten in hun persoonlijke rolstoel, voor een FES ergometerfiets. Plaats hier de distale elektrode van de knie-extensies op de huid over de vastus medialis, ongeveer 1/3 van de afstand tussen de knieschijf en de liesplooi. Plaats vervolgens de proximale elektrode over de vastus lateralis spier lateraal en naast de liesplooi.
Plaats de distale elektrode voor de kniebuigspier op de huid twee tot drie centimeter boven de kniespleet en breng een elastische band aan om de positie te bevestigen. Plaats vervolgens de proximale elektrode 20 centimeter boven de kniespleet. Instrueer vervolgens de deelnemer om voorover te leunen in de richting van de ergometer.
Bevestig twee elektroden parallel en op de bulk van de spierbuik van de gluteus maximus. Inspecteer de voor- en achterkant van de ergometer om er zeker van te zijn dat de deelnemer correct is gepositioneerd en sluit de elektroden aan op de stimulator. Zorg er vervolgens voor dat de rolstoel van de deelnemer is vergrendeld en bevestig de voeten van de deelnemer aan de ergometerpedalen.
Beweeg vervolgens passief de benen van de deelnemer om hun beweging in de ergometer te observeren. Pas de hoogte van de fiets aan als de benen van de deelnemer gecomprimeerd of overmatig uitgestrekt zijn. Gebruik twee haken aan de basis van de ergometer om de rolstoel aan de ergometer te bevestigen.
Plaats vervolgens twee houten blokken onder de wielen van de rolstoel om beweging tijdens het fietsen te voorkomen. Stel op de stimulator de juiste stimulatiefrequentie voor elke spiergroep in. Selecteer vervolgens de juiste cyclus- en intervaltrainingparameters.
Tijdens de trainingssessie meet u de bloeddruk van de deelnemer elke twee tot vijf minuten. Noteer tenslotte de hartslag, snelheid, vermogen, afstand, weerstand en percentage stimulatie van de deelnemer elke 30 seconden, totdat de trainingssessie is voltooid. Zoals in deze tabel wordt getoond, geven de resultaten aan dat met FES-LEC er een toename is in het percentage stroomstimulatie om de toename van vliegwielweerstand over de 12 weken training te compenseren.
De weerstand nam toe van 1,0 tot 4,5 newton meter tijdens de eerste fase, 1,6 tot 5,5 newton meter tijdens de tweede fase en 2,1 tot 5,5 newton meter tijdens de derde fase. Ten slotte nam het vermogen toe met twee tot vier keer in elk van de drie fasen tussen week één en week 12. Het vermogen nam toe van vier tot 12 watt tijdens de eerste fase, 5,4 tot 11,24 watt tijdens de tweede fase en 2,6 tot 11 watt tijdens de derde fase.
De implicatie van deze technieken strekt zich uit naar therapie en revalidatie van personen met ruggenmergletsel vanwege de dramatische spieratrofie die ze hebben ervaren, wat leidt tot significante gezondheidsgerelateerde gevolgen na ruggenmergletsel. Deze methode is essentieel en kan inzichten
Bekijk het volledige transcript en krijg toegang tot duizenden wetenschappelijke video's
Overzicht
Dit artikel presenteert een rehabilitatie-interventie die erop is gericht om de gezondheidsgerelateerde gevolgen van dwarslaesies aan te pakken via elektrische stimulatietechnieken. De focus ligt op oppervlakkige neuromusculaire elektrische stimulatie krachttraining en functionele elektrische stimulatie voor fietsen met de onderste ledematen.
Belangrijkste componenten van de studie
Wetenschappelijk gebied
- Neurowetenschappen
- Rehabilitatie
- Elektrische stimulatietechnieken
Achtergrond
- Dwarslaesies kunnen leiden tot chronische metabole stoornissen.
- Effectieve rehabilitatiestrategieën zijn cruciaal voor herstel.
- Elektrische stimulatiemethoden kunnen de spiermassa en de cardio-metabole gezondheid verbeteren.
- Patiënten kunnen aanvankelijk ongemak ervaren, maar kunnen zich na verloop van tijd aanpassen.
Doel van het onderzoek
- Om de effectiviteit van elektrische stimuleringsprotocollen voor de rehabilitatie van ruggenmergletsel te onderzoeken.
- Om de cardio-metabole voordelen bij getroffen personen te maximaliseren.
- Om bestaande rehabilitatieprotocollen voor patiënten met ruggenmergletsel te verbeteren.
Gebruikte methoden
- Oppervlakkige neuromusculaire elektrische stimulatie krachttraining.
- Functionele elektrische stimulatie bij fietsen met de onderste extremiteiten.
- Beoordeling van spiermassa en cardiometabole uitkomsten.
- Monitoring van de aanpassing van de patiënt aan elektrische stimulatieprotocollen.
Belangrijkste resultaten
- Verbetering van de spiermassa waargenomen bij deelnemers.
- Verbeterde cardiometabole gezondheid opgemerkt door training.
- Patiënten pasten zich in de loop van de tijd aan de elektrische stimulatie aan.
- Potentieel voor verbeterde revalidatieprotocollen vastgesteld.
Conclusies
- Elektrische stimulatietechnieken kunnen een aanzienlijk voordeel bieden bij de rehabilitatie van ruggenmergletsels.
- Aanpassing aan trainingsprotocollen is haalbaar voor patiënten.
- Verder onderzoek is nodig om rehabilitatiestrategieën te verfijnen.
Veelgestelde vragen
Industriële Relevantie voor Managers
Training met elektrische stimulatie pakt belangrijke cardiometabole risico's en het muskuloskeletale verval aan bij populaties met ruggenmergletsel, wat een preklinisch model biedt voor het evalueren van neuromusculaire interventies. Door zich te richten op skeletspieratrofie, ectopische adipositeit en insulineresistentie ondersteunt deze benadering het mechanistische risico-beperken van therapeutische strategieën die gericht zijn op het herstellen van de functionele mobiliteit. Het gecombineerde NMES-RT- en FES-LEC-protocol maakt de beoordeling mogelijk van dosisafhankelijke adaptaties die relevant zijn voor de identificatie van translationele biomarkers en het voorspellend vertrouwen in neurorehabilitatie-pipelines.
Strategische toepassingen in biofarmaceutisch R&D
Vroege ontdekking & targetvalidatie
- Wetenschappelijke waarde: Maakt onderzoek naar neuromusculaire activatiepatronen mogelijk als biomarker voor de integriteit van motorische banen na letsel.
- Operationele waarde: Levert kwantificeerbare resultaten, zoals vermogensafgifte en weerstandstolerantie, om de betrokkenheid van het doelgebied in de loop van de tijd te beoordelen.
Screening & Assay-ontwikkeling
- Wetenschappelijke waarde: Gestandaardiseerde stimulatieparameters (30 Hz frequentie, 450 μs pulsbreedte) maken een reproduceerbare inductie van spiercontractie tussen proefpersonen mogelijk.
- Operationele waarde: Het sequentieel gebruik van NMES-RT gevolgd door FES-LEC creëert een schaalbare workflow voor het evalueren van conditioneringseffecten op metabole adaptatie.
Translationeel & preklinisch onderzoek
- Wetenschappelijke waarde: Metingen van een verhoogde vermogensafgifte (2-4x baseline) en progressie in weerstand (1,0 tot 5,5 Nm) weerspiegelen een verbeterde mitochondriale capaciteit en cardiovasculaire adaptatie.
- Operationele waarde: De haalbaarheid van training op de lange termijn ondersteunt risico-gecorrigeerde beslissingen over voortgang bij neuromodulatoire of regeneratieve therapieën.
Integratie van Pipeline & Workflow
De methode slaat een brug tussen vroege ontdekking (validatie van neuromusculaire targets) en preklinische evaluatie door een kwantificeerbaar, reproduceerbaar platform te bieden voor het beoordelen van de effectiviteit van functionele elektrische stimulatie in ziekterelevante motorische systemen.
- Discovery Biology: Ondersteunt hypothesetoetsing over de vraag of preconditioning van spieren via NMES-RT de responsiviteit op FES-LEC verbetert, wat bijdraagt aan de selectie van doelwitten voor neuromodulatoire interventies.
- Screening: Maakt beoordeling van stimulatietolerantie en vermogensgeneratie mogelijk als kwantitatieve gereedheidscriteria voor daaropvolgende therapeutische tests.
- Analytics: Volgt longitudinale veranderingen in stroomamplitude, weerstand en vermogensafgifte om dosis-responsonderzoeken en adaptieve drempelwaarden vast te stellen.
- Translationeel Onderzoek: Verbindt acute neuromusculaire responsen met aanhoudende metabole verbeteringen, wat de continuïteit ondersteunt van mechanisme naar functionele uitkomst.
- Enterprise Reuse: De protocolstructuur maakt aanpassing mogelijk voor verschillende spiergroepen (bijv. bovenste extremiteit, romp) voor brede toepassing in motorische revalidatieprogramma's.
Operationele en bedrijfsmatige impact
- Wetenschappelijke waarde: Voorspellende betrouwbaarheid bij neuromusculaire adaptatie, vermindering van ambiguïteit bij dosis-responsmodellering voor elektrische stimulatie.
- Operationele waarde: Gestandaardiseerde elektrodeplaatsing, stimulatieparameters en progressieprotocollen waarborgen de reproduceerbaarheid tussen verschillende locaties.
- Strategische waarde: Informeert go/no-go-beslissingen door te identificeren welke patiënten een betekenisvolle metabole adaptatie bereiken, waardoor het aantal mislukkingen in latere fasen van klinische studies wordt verminderd.
- Impact op portfolio: Maakt risicostratificatie bij de selectie van patiënten mogelijk op basis van de vroege respons op de conditioneringsfase, wat de verrijkingsstrategieën in neurorevalidatiestudies verbetert.
Overwegingen voor Implementatie
- Vereist expertise in neuromusculaire elektrische stimulatie en veilige titratie om ongemak of ongewenste effecten te vermijden.
- Afhankelijk van de precisie van de stimulator voor de controle over frequentie, pulsbreedte en stroomoploop om een consistente rekrutering van motorische eenheden te garanderen.
- Maakt gestandaardiseerde trainingsomgevingen noodzakelijk (stabilisatie van de rolstoel, uitlijning van de ergometer) om variabiliteit in vermogens- en weerstandsmetingen te minimaliseren.
- Adaptatie over verschillende spiergroepen kan het herpositioneren van elektroden en aanpassing van de stimulatietiming vereisen om de synergie te behouden.
- Aanvankelijk ongemak kan de therapietrouw beïnvloeden; geleidelijke progressie en monitoring zijn essentieel voor duurzame deelname.
