Behavior

脊髄損傷後下肢電気刺激の訓練のパラダイム

Published: February 1, 2018 doi: 10.3791/57000

Ashraf S. Gorgey^1,2, Refka E. Khalil¹, Robert M. Lester¹, Gary A. Dudley³, David R. Gater⁴

¹Spinal Cord Injury and Disorders Service, Hunter Holmes McGuire VAMC, ²Department of Physical Medicine and Rehabilitation, Virginia Commonwealth University, ³Deceased, Department of Kinesiology, The University of Georgia, ⁴Department of Physical Medicine and Rehabilitation, Penn State Milton S. Hershey Medical Center

Summary

脊髄損傷は、慢性二次代謝障害のリスクが高い可能性のある外傷性病状です。ここでは、これら医学的な問題のいくつかを改善する機能的電気刺激下四肢戦略としてサイクリングと組み合わせて表面神経筋電気刺激筋力トレーニングを使用してプロトコルを提案します。

Abstract

骨格筋萎縮、高められた肥満および減らされた身体活動脊髄損傷 (SCI) 後に観察された主な変更点は、多数の cardiometabolic の健康の結果に関連付けられています。これらの変更がセカンダリの慢性疾患の発症リスクを高めるし、誘発神経筋電気刺激の抵抗 (NMES RT) を訓練するための戦略として開発された科学の表面を持つ人の生活の質に影響を与える可能性が高い骨格筋萎縮のプロセスを減衰、異所性脂肪蓄積を減少、インスリン感受性を改善、ミトコンドリア容量を高めます。ただし、NMES RT は単一の筋グループのみに限定します。下肢の複数の筋群を含むと、トレーニングの健康上の利点が最大限可能性があります。機能的電気刺激下下肢サイクリング (FES LEC) は 6 の筋群の活性化のため大きいの代謝と心血管の適応を換起する可能性があることができます。NMES RT の長期使用の大採用戦略者における電気刺激トレーニングの成果を最大化する鍵であり、リハビリ中フェス LEC の整合性を維持可能性があります刺激パラメーターの適切な知識、筋骨格系損傷後の歩行の復元を目指す臨床試験の前提。現在の原稿は、FES LEC 前 NMES RT を使用して複合的なプロトコルを示します。我々は筋肉の大きい発電できるサイクリング前に 12 週間のエアコンが高い抵抗に対してサイクルし、科学者の大きい適応の結果仮説します。

Introduction

米国で約 282,000 人が脊髄損傷 (SCI)¹と現在生きていることが推定されます。平均では、ほぼ毎年、主にバイクの衝突事故、暴力、およびスポーツの活動¹の行為によって引き起こされる 17,000 の新しいケースがあります。SCI は sub-lesional の感覚および/または運動の損失につながる神経伝達やけが²のレベルの下の一部または全部の中断で起因します。損傷後骨格筋傷害のレベルの下の活動が大幅に減少、無駄のない質量と異所性脂肪組織、または筋肉内脂肪 (IMF) の併用の浸潤の急激な減少に。研究では、下の下肢骨格筋経験³^,⁴最初の年の終わりを通して継続している傷害の最初の数週間以内に大幅に萎縮しているを示しています。すぐに受傷後 6 週完全な sci 経験豊富な個人 sub-lesional 筋肉のサイズ 18-46% 減少と比較して、年齢と体重をマッチさせた健常者ボディコントロール。24 週間後の傷害によって骨格筋断面積 (CSA) は 30 ~ 50³と低いかもしれない。Gorgey とダッドリーは、骨格筋が萎縮 43% 元のサイズの 4.5 ヶ月受傷後、指摘障害トイザらスボディと比較して不完全な科学者における IMF のより多くの量を制御⁴3 回続けることを示した。代謝活性の高い除脂肪体重の損失の結果基礎代謝率 (BMR)²^,⁶、毎日の合計のエネルギー支出の ∼65-70% を占める削減BMR のような削減は有害なエネルギーの不均衡につながることができます傷害²^,⁷^,⁸^,⁹^,¹⁰^,¹⁸後肥満の増加と。高められた肥満されている高血圧症を含む二次疾患の開発にリンクされているタイプ II 糖尿病 (2 型糖尿病) と心血管疾患²^,¹⁰^、¹¹^,¹²^,¹³^,¹⁴^,¹⁵^,¹⁶^,¹⁷^,¹⁸. 科学者が栄養失調と高脂肪食への依存をさらに、苦しむことがあります。脂肪摂取は、肥満と肥満 SCI 人口¹²^,¹³内のエスカレートの有病率の増加を説明する要因と思われる科学者の脂肪の 29 から 34% の占める可能性があります。

神経筋電気刺激誘発抵抗 (NMES RT) を訓練は麻痺筋¹⁹^,²⁰^,²¹^,²²^,²³^{、肥大を誘導するために設計されました。} ²⁴。週 2 回 NMES RT、骨格筋全体太もも、膝伸筋と膝屈筋群増の 28%、35%、16%、それぞれ²²の CSA の次の 12 週間。ダドリーら。6 週間後負傷¹⁹8 週間週 2 回 NMES RT 復元膝伸筋筋肉のサイズは元のサイズの 75% の示した。さらに、Mahoneyら。同じプロトコルを利用し、右の 35% および 39% の増加を指摘した NMES RT²⁰の 12 週間後に直筋を左します。

機能的電気刺激の下位四肢サイクリング (FES LEC) は SCI²⁵^,²⁶後下の下肢筋群の運動に使用される一般的なリハビリテーション手法です。NMES-RT とは異なり FES LEC が増加肥大があります 6 の筋群の刺激に依存しているし、cardiometabolic の改善プロファイル¹⁰^,²⁵^,²⁶^,²⁷^, ²⁸. Dolbowら。その合計の体の赤身の次の SCI²⁷と個々の FES LEC の 56 ヶ月 18.5% 増の質量を発見します。次の週 3 回フェス-LEC、麻痺の 60 歳の女性の 12 ヶ月経験豊富な全身の 7.7% 増加無駄のない質量、脚の 4.1% の増加に傾く質量²⁸。機能的電気刺激 (FES) のルーチン使用は SCI¹⁰^,²⁵^,²⁶後 cardiometabolic の条件の危険因子の改善に関連付けられます。

電気刺激トレーニングの理想的な候補者はどちらかのモーター完了または未完了の傷害をそのまま末梢運動ニューロンと限られた低い下肢感覚だろう現在原稿 NMES RT と FES LEC 慢性的な科学者で電気刺激トレーニングの成果を改善するように設計を使用して結合されたアプローチを説明します。NMES RT のプロセスの足首の重みを使用してを説明した、プロトコルと全面的な利点内にある重要なステップを強調しながら介入は慢性的な科学者に提供します。第二の目的はフェス LEC 介入の全体的な cardiometabolic 効果を最大化するように設計のプロセスを記述します。前の仕事は我々合理的な複合トレーニングのプロトコルが次の電気刺激トレーニング²⁰^,²¹^,²²^,²³^,^{24 の 24 週間大きい成果を呼び起こす可能性がありますを確認しました。} ^,²⁵^,²⁶^,³¹^,³²^,³³^,³⁴^,³⁵^,³⁶。

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

本稿で説明しているトレーニングのプロトコルは、clinicaltrials.gov 識別子 (NCT01652040) に登録されています。研修には、足首の重みと FES LEC NMES RT が含まれます。すべての必要な機器は、表 2に表示されます。研究プロトコルとインフォームド・コンセントが審査し、リッチモンド VAMC 制度審査委員会 (IRB) とヴァージニア連邦大学 (VCU) IRB 承認します。すべての研究手順が説明された裁判を開始する前に各参加者の詳細。

1. 参加者募集

潜在的な参加者とプレ・スクリーニング評価を実行します。
1. 勉強 (24 週)、週 (隔週) 毎回、セッションの長さの長さを含むトレーニングのプロトコルの詳細については徹底的に (NMES RT: 30 分、フェズ LEC: 45-60 分)。
  注: NMES RT が行われる最初の 12 週間は、FES LEC の 12 週続きます。
2. 潜在的な参加者などに医療の条件を述べる: 男性か女性 sci、アメリカ脊髄損傷分類 (AIS) A、B または C (AIS"C"分類立ち上がって、歩くことができない人とのそれら)、18 歳 ~ 65 歳、1 年以上受傷後体ボディマス指数 (BMI) ≤ 30 kg/m²傷害のモーターの完全なまたは不完全な C5 L2 レベル。
3. 潜在的な参加者を含む医療の制限について説明する: 自由なタイプ II 糖尿病、心血管疾患の診断やインスリン、コントロール不良の高血圧の圧力傷ステージ 3 以上の尿路感染症症状、T スコア-2.5、骨粗しょう症や科学の女性のための妊娠

2. NMES RT

参加者は、彼/彼女の膀胱を空隙を確保し、安静時の血圧と心拍数を測定します。参加者を車椅子に着座、彼/彼女の靴を参加者に指示します。その後、膝関節屈曲時の足のクッションには子牛の後ろに枕を置きます。(0-26 ポンド) の足首の重みを参加者の足首 (図 1) に適用します。
注: 最初の 2 セッション参加者は重力に対して彼/彼女の足を持ち上げることができるように足首の重みなし行われます。
膝伸筋群を皮膚に両側 2 7.5 cm × 12.7 cm 接着の炭素電極を適用します。
1. 遠位電極 ~1/3 膝蓋骨と鼠径倍と、大腿四頭筋の正中線の内側間の距離を置きます。股関節から膝継手 (図 2) に走る正中線軸長手方向と平行電極を配置します。
2. 近位部の電極を横方向に配置と外側広筋畳むの鼠径部に隣接します。正中線軸 (図 2) に、長手方向と平行に、電極を配置します。
ポータブル刺激を周波数 30 Hz と 450 μ s の相性矩形波パルス幅に設定し、50 μ s interpulse 間隔¹⁹^,²⁰^,²¹^,²²^,²³^,²⁴ ^,³⁷^,³⁸^,³⁹。各電極に刺激からのケーブルを接続します。
注: 電極の極性の電極が正しい位置に限り刺激パターンが影響しません。
膝伸筋群の顕著な表示の緊張が認識されるまでは、現在を右脚に始まり、徐々に増加します。引き続きにおける膝伸展 (最大 200 mA) を換起する電流をゆっくりと成長します。活性化された運動単位の最大緊張を呼び起こすための 3-5 秒のための拡張のままに脚を許可します。
それの下の 50% 現在のターゲット、脚を拡張し、偏心脚を移動する必要が開始位置に戻るまで、電流を徐々に減少します。完全伸展を呼び起こすに必要な現在の振幅を記録します。
脚と右と左の足間の交互あたり 10 繰り返しの 4 セットを含む一方的な訓練を完了します。各繰り返しの間、セット間 3 分 3 5 s 残りの部分に脚を許可します。参加者がにおける膝伸展が到達しない場合 % 可動域を記録し、繰り返しの間の時間を増加します。
注: 筋肉疲労モーション ≤ 25% の範囲で 2 つの連続した繰り返しとして定義されます。
4 つのセットのそれぞれを試みますが、参加者には、筋疲労が発生した場合現在のセットを終了し、反対側の脚にトレーニングを続けます。場合における膝伸展筋疲労なし 2 連続トレーニングセッション、達成トレーニングの次の週の足首の重みの 2 ポンドを追加します。

3. FES LEC

参加者の安静時の血圧と心拍数を測定します。彼/彼女の個人的な力または手動車いす (図 3 a図 3 b) に装着されているフェスエルゴメータバイク (材料表) の前で参加者を位置します。
両側膝の屈筋と大殿筋群、膝伸筋に接着の炭素電極を適用します。
1. 膝伸筋の遠位電極 (7.5 x 12.7 cm) を皮膚上に配置 1/3 膝蓋骨と鼠径の畳む, 内側広筋との間の距離。近位部の電極を横方向に配置や鼠径部筋畳むに隣接する筋筋肉 (図 4 a)。
2. 膝屈筋群の遠位電極 (7.5 x 10 cm) を皮膚上に配置膝窩の上の 2-3 cm。膝窩 (図 4 b) 上記の 20 センチの近位の電極を配置します。遠位端の電極の動きを防ぐためには、するには、電極 (図 3 a) の安全な位置に弾性包帯を適用します。
3. 大殿、前方の方に傾く、エルゴメータ参加者に指示します。並列と筋腹の大きさの 2 つの電極 (5 × 9 cm) を配置します。許可〜電極間の分離の幅 2 本の指します。
彼/彼女の車椅子に装着されており、エルゴの前に中心の参加者とそれぞれ 12 電極の刺激からケーブルを接続します。前面を調べて、参加者を確認するエルゴメーターの後ろは正しく中央に配置。
参加者の車椅子がロックされていることを確認し、そっとペダル (図 6) 内 (テニスシューズを着用) 参加者の足を配置します。生地のカバーに包まれた弾性ストラップを使用してエルゴメーターに下肢を固定します。2 つの交差の伸縮ストラップと Velcro 各花弁 (図 5) の上に位置する場所に参加者の足を保護します。
結束後、エルゴメーターに足を受動的足は従ってサイクリングのパターンを観察し移動します。足があまりにも圧縮またはようご注意、自転車の高さを調整し、脚を受動的に動かして位置を再確認します。
エルゴメーター、エルゴメーターの底部にある 2 つの拡張可能なフックを使用して参加者の車いすを固定します。フックを車いす (図 5) の下に安定した構造に接続します。サイクリング中に椅子の任意の動きを防ぐために、車いすの車輪の下に 2 つの木製休憩を配置します。
140, 100, 100 に現在の振幅、350 μ s パルス期間 33.3 Hz 刺激周波数を設定 mA 膝関節伸展、膝屈筋および大殿筋のグループ、それぞれ。
サイクルのパラメーターを次のように設定: 目標 40 45 回転/分 (RPM) の速度10 で始まる調節可能なトルク Nm;1.0 の抵抗運動のための 1.5 と 2.0 Nm ステージ I、II および III。
間隔訓練を次のように設定: 3 分相の「ウォームアップ」。3 10 分運動段階(刺激);2 分相を休んで次各運動段階;3 分相の「クールダウン」。
Dysreflexia 自律神経の症状の発生を予防する測定血圧および中心率すべての 2 〜 5 分を (上または下 T4)、損傷のレベルに基づいています。
血圧が高いまま場合、エルゴメーターを停止し、参加者が彼/彼女の膀胱を無効または彼らが既に無効にされた場合に指示します。さらに、参加者は任意の圧力ポイントを減らすと、靴または任意のストラップが過度に締めをチェックして正しく取り付けられていることを確認してください。密接に 2 分毎の血圧を監視します。血圧が回復すると、トレーニングを再開します。血圧が、セッションを終了し、彼/彼女のプライマリケアの医師を参照してくださいに参加者に指示します。
注: それはあれば、参加者が一貫して彼らの血圧の薬物を取ることを確認し、フェスサイクリング前に自分の膀胱が無効にすることが重要です。
記録参加者の心拍数、スピード、パワー、距離、抵抗および % 刺激あらゆる 30 s。
場合は参加者が疲労することがなく全体の演習を完了すると (アクティブなサイクリング中に速度 < 18 RPM)、サーボモーターのトルクの支援を減 1 Nm 以下のセッションでは、それ以外の場合同じを保つすべてのパラメーター。
参加者には、疲労またはサーボモーター援助運動段階の使用なしの 2 つの運動トレーニングセッションが終了すると、0.5 での抵抗を高める各運動段階の Nm。

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

足首の重みは 22 の参加者、NMES RT (図 6 a) の 16 週間にわたって段階的に増加します。参加者が持ち上げた平均の重みは 19.6 ± 6.5 ポンド (右足) と 20 ± 6 ポンド (左脚) [8-24 lb]。電流振幅は、右と左の足 (図 6 b) の試みを通して変動。

表 1に次の 12 週間の FES LEC トレーニング完全な科学を強調するモーターと個々の進行。フェズ-LEC、12 週間以上のトレーニングを高められたフライホイール抵抗を相殺するため電流の刺激の割合の増加があることが示唆されました。12 週間のトレーニングを通して 3 つの段階のそれぞれで 3-4 回でフライホイール抵抗増加(表 1)。抵抗は 1.6 から 5.1 に進歩した Nm (I 期)、2.12 に 5.5 Nm (II 期) と 2.12 に 5.5 Nm (ステージ III)。それは各 10 分ステージが参加者が受動的 0.77 に対して循環 2 分休止期間が点在していたことは注目に値するは Nm。

最後に、出力増加によって 2-4 回週 1 と週 12 (表 1) の 3 つの段階のそれぞれで。電源は、4 から 14 W (I 期)、11.24 に 5.4 W (II 期)、2.6 に 11 W (ステージ III) に進歩しました。

図 1。表面電極、刺激、二国間の足首の重み、枕クッションを示す NMES RT セットアップします。右と左の足の 10 繰り返しの 4 つのセットを完了します。重量徐々に増加する 2 ポンド毎週各セットは筋疲労なしで完了する場合。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。

図 2。膝の伸筋表面電極 NMES ルート中に使用1 つの電極は、~1/3 膝蓋骨と鼠径倍と、大腿四頭筋の正中線の内側間の距離に配置されます。第 2 電極は外側広筋超えて鼠径の折りに隣接して横方向に配置されました。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。

図 3。前方 (a) と外側 (b) ビューフェズ LEC 中バイクのセットアップの。参加者が彼の車椅子に取り付けられ、フェスを実行する自転車に固定されている自転車します。弾性ラップは、遠位膝屈筋電極を保護する各足にラップされます。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。

図 4。(A) FES LEC と膝屈筋の間に使用される膝の伸筋表面電極表面電極 (b) です。(a) 1 つの電極は、~1/3 膝蓋骨と鼠径倍と、大腿四頭筋の正中線の内側間の距離に配置されます。第 2 電極は外側広筋超えて鼠径の折りに隣接して横方向に配置されました。(b)、脚をサポートしながら 1 つの電極は皮膚に置かれた膝窩; 上記の 2-3 cm第 2 電極は、膝窩の上 20 cm が配置されます。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。

図 5。各花弁の上にある 2 つの弾性ストラップの交差によって参加者の足はペダルに固定されています。これらのストラップが足の抵抗の増加に対してサイクリング時の移動を防ぐためにしっかりと固定されているが不可欠です。患者さんの車椅子は、バイクの底部にある 2 つの拡張可能なフックを使用して自転車に固定されています。車椅子にアタッチされたら、これらのフックは、クランク、ゆるみを取り除きに強化します。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。

図 6。足首の重量 (ポンド) NMES RT の 16 週間とした NMES の 16 週に渡って電流 (mA) の進行中の 22 人の参加者の進行(参加者は筋肉疲労なし 10 繰り返しの 4 セットを完了できる場合 a) 重量毎週 2 ポンドによって増加しました。(b) の訓練中に現在振幅における膝伸展に脚をもたらすに徐々に増加。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。

		第 1 週	第 4 週	8 週目	12 週目
現在の振幅の割合刺激	ステージ 1	74	72	88	90
	ステージ 2	98	96	99	100
	ステージ 3	100	99	100	100
フライホイールの抵抗 (Nm)	ステージ 1	1.0	1.5	3.1	4.5
	ステージ 2	1.6	2.1	3.5	5.1
	ステージ 3	2.1	2.5	4.0	5.5
電力 (ワット)	ステージ 1	4.0	6.5	10.0	14.0
	ステージ 2	5.4	8.4	9.3	11.2
	ステージ 3	2.6	7.5	8.4	11.0

表 1: 科学と個々の FES LEC の 12 週間でフライホイールの抵抗と電源の出力電流の振幅の割合刺激増加筋肉疲労 (速度 < 18 rpm) の証拠なし 2 セッションが完了した場合、抵抗は毎週を増加しました。割合刺激は、12 週間のトレーニングを通して徐々に増加。出力は、各段階で漸増負荷運動とトレーニングのコースの上に増加しました。注: データは NMES ルートの 12 週間を終えて FES LEC の 12 週間を完了した 1 つの参加者から

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

現在の調査は、電気刺激の 2 つの異なるパラダイムを示した。1 パラダイムは骨格筋肥大を換起する訓練を受けた筋肉にプログレッシブロードの実装に焦点を当てて、他のパラダイムの主な目的は、有酸素能力を高めることによって有酸素運動代謝のパフォーマンスを向上させること。両方のパラダイムを比較するとそれぞれの賛否両論を強調する研究。

NMES RT は復元筋肉のサイズと急性および慢性 SCI¹⁹^,²⁰^,²¹^,²²^,²³^,と²⁴人に想起させる肥大に有効であることが証明されています。ほとんどの臨床設定でまたは科学者の家庭での使用のためにアクセスする可能性があるデュアルチャネル刺激ユニットに依存している現在の介入大腿骨や脛骨顆の骨折で麻痺膝伸筋のプログレッシブロードが生じる根拠のない神話があります。しかし、現在の証拠に基づいて、われわれなど経験していない破壊の単一発生率。これは現在のプロトコルが安全で理後使用するアクセス可能な強調表示可能性があります。

NMES RT を使用する場合は、安全かつ足首の重みを持ち上げながら重力に逆らって脚を拡張することができます強力な筋収縮を生成する能力があること証明されています、二相性の波が最寄り。そのままの感覚でそれらの個人より快適で許容する二相性の波が表示されます。周波数 (30 Hz)、低周波は、筋肉疲労を軽減し、^{37 膝伸筋の筋収縮を作り出すことを示す私たちの以前に発行された研究に基づくパルス間間隔 (50 μ s) で相性期間 (400 μ s) を選択} ^,³⁸。450 μ s のパルスを刺激された筋肉の活性化を高め、訓練³⁷中に麻痺した筋肉の最大募集しないように大きいの誘発トルクを生成する示しています。また、徐々に膝伸筋の急速な筋肉疲労を引き起こす可能性があります過度の電流振幅の使用を避けるために電流をランプに必要です。残り、周波数、パルス幅の額を含めたトレーニング戦略は、T4 上損傷のレベルと個人で特に自律神経 dysreflexia と同様の有害事象の発生を防ぐために設計されています。

NMES-RT サイクリング前に可能性がありますより筋肥大を喚起し、筋肉疲労を軽減します。増加疲労抵抗性および強度によって最適化されるフェス LEC サイクリングやトレーニングの成果を最大化します。Gorgeyらは、12 週間週 2 回、NMES RT を引き出したより実証よりも 35% 筋肉のサイズを増やすし、IMF と内臓脂肪²²を減少します。また、疲労感の増大抵抗³⁶^,⁴⁶に関連付けられているブドウ糖トランスポータータイプ 4 (GLUT 4) 濃度を増加する NMES RT を示しました。・サバティエら報告訓練を受けた膝伸展の耐疲労性が次の 18 週間 NMES RT の 33% 増し、筋疲労⁴⁶が減らした NMES RT 筋肥大を呼び起こすに十分な締結します。NMES RT は、筋細胞のミトコンドリアに肯定的な適応を呼び起こすを示しています。ライアンら。次 NMES-RT は、週に 2 回、16 週間の慢性完全な SCI²³人のミトコンドリア容量の 25% の改善を指摘しました。組み合わせたトレーニングプログラム、筋肉を増やすため、現在原稿の説明に従って質量、筋肉を減らす疲労があります cardiometabolic 健康を改善し、フェス LEC より効果的であるに貢献。

7 回毎週 1.5 に 12 ヶ月間に 2 から長時間フェス-LEC 者トレーニングは多様な科学フェス-LEC とを次の cardiometabolic 適応の限られた証拠があります。運動時間は 60 分²⁶20 から変化しています。FES LEC を用いた過去の研究は、インスリン感受性と有酸素フィットネス度³¹^,³²のささやかな改善を示した。モーアら3 日間のフェス LEC の週間実行 SCI³¹者におけるインスリン感受性の 25% の改善で起因した 1 h のことを示した。同様に、8 週間毎日フェス LEC の 33% 改善の結果になったインスリン感受性頸 SCI³²5 男性用また、FES LEC はアームクランクエルゴメータ (ACE) と比較して酸素摂取量と心血管の需要に応答またはハイブリッド運動⁴²限られたを示した。

ほとんどのフェス LEC 試験は、バイクのモーターがサイクルを完了するために支援するためにペダルに力を適用モーターサポートのいくつかのフォームを使用します。モータリゼーションは、sci サイクリング、FES に着手する特にそれらできません生成し、フライホイールまたは残留感覚⁴³によるフェスに低耐性を持つものを回転するための十分な筋力を維持する人のより大きい割合をことができます。しかし、それらの十分な筋力を作り出すことができるフェスモーターサポートからアシスタンス制限がありますトレーニングの成果。このため、現在のメソッドは、参加者は筋肉疲労を経験し、休憩フェーズ中にのみモーターサポートを使用してください。これにより、膝伸筋、膝屈筋およびサイクリング FES LEC の 12 週間にわたって抵抗と電源の出力を増やすことによって示されているように、可能性があります cardiometabolic 適応を最大化するときに最大限の努力を提供する殿筋群。さらに、FES LEC は特に極小モーターサポートを使用する場合は、⁴⁴, をサイクリング中急激な筋疲労によって制限されます。以前出版された仕事は疲労、筋肉まで FES エルゴを使用して循環自動車-完全な sci 大 10 人、持つ人のサイクリングの持久力で広い変動を示しています。1 つの参加者行使 3 分の合計 10 分⁴⁴別行使中。現在のトレーニング研究でフェストレーニングの 30 分の形で参加者の間で治療の同じ線量を提供するために模索します。これはその適応を確保するため各参加者間治療整合性を確保、または不足等は厳密にはアクティブ化された筋肉の出力のため、サイクリングの時間によって制限されていません。

代表の結果は、抵抗と出力の操作の過程で増加する NMES-RT の 12 週間の FES レックする 12 週で sci 個々のことが先行されました。抵抗⁴³^,⁴⁷を増加するリズムが低下するこれまでの研究とは異なり、現在の研究は 40-45 RPM のターゲット速度の抵抗力を高めるための戦略を採用しています。エアコンの筋肉質²²を改善する NMES RT を使用して筋肉の 12 週間後に特に成功した戦略があります。フェズ-LEC を含む電気刺激による筋肉質⁴⁸の改善から非常に寄与する必要があり、大きな力と訓練を受けた筋肉の出力があります。大きい出力可能性があります心血管につながるし、骨のエースやハイブリッド運動を使用して何が達成されていると同様の結果を達成するために適応。FES LEC 運動中に筋肉によって生成される電力は、高抵抗で繰り返し載荷サイクルに下肢下肢を公開することで骨への適応を刺激するかもしれない。例えば、ジョンストンら低サイクリングケイデンスに見せた 2.9 Nm が骨の健康 0.8 Nm⁴⁷のトルクを生成する高ケイデンスに比べて sci 人フェス LEC の 6 ヶ月、次のパラメーターを向上させることが現在の調査は示した 5.5 まで抵抗を増やすことができます Nm。これは低ケイデンスで報告したトルク出力を倍、骨と心臓血管の健康のパラメーターに大きな影響を持っている可能性が高い。

(材料表)の現在のプロトコルで使用されるエルゴメーターは参加者の車椅子、転送の必要性を排除し、太もも、下肢と体幹の筋肉グループは最大 12 の刺激から直接作動します。大腿四頭筋、ハムストリング、大殿筋、下肢を刺激しました。さらに科学者の腹部と背中の筋肉を刺激するために拡大する未来の試験、エルゴメーターの重量を量ることがはるかにコンパクトで他の市販の FES のエルゴよりも適応 39 kg のみ。エルゴメーターは、適切な運動のサポートなしの彼/彼女のトレーニングを最大限に参加者を可能にする調節可能なモーターアシスト機能をまた持っています。また、エルゴメーターオプションモーター支援ことができます。現在のプロトコルは、1) ウォームアップ段階モーターサポート、2) の最初の「アクティブな遷移」フェーズ (運動段階の最初 1-2 分)、3) 各休憩フェーズと抵抗に対して参加者が疲れさせる 4) 場合に許可されます。アクティブなサイクリング中にモーターがオフ適切に各参加者に挑戦します。サイクリング中に筋肉疲労は、速度が 18 RPM を下回るポイントとして定義されました。また、Gorgeyらは、パルス持続時間の変化、3 つの異なる刺激パラメーターのトレーニング効果を明らかにした (200、350、500 μ s)、10 慢性的な科学者の循環の性能にFES LEC の単一の試合後、膝伸展トルク 33 59% 減し、大幅回復次 48 72 h⁴⁴に残った。これらの調査結果に基づいて、その週 2 回慢性的な科学者の合理的な運動量は、十分な時間 (48 時間) は、疲れた筋肉の回復と考えています。

フェズ-LEC 刺激パラメーターまだ堅牢な cardiometabolic 色順応を促進しながら自律神経の dysreflexia のすべてのエピソードを防ぐために設定されます。サイクリングのパラメーターにこのバランスを考えて設計された、次のように: 周波数 (33.3 Hz)、抵抗 (調節可能な)、ターゲット速度 (40-45 RPM) とパルス持続時間 (350 μ s)。周波数は、筋疲労を最小限に抑えるため 33.3 Hz に設定します。18 RPM 以上の速度を維持するエルゴメーター電流振幅 (% 刺激) が徐々に増加します。最近の知見では、SCI⁴⁴人で自律神経 dysreflexia を FES 漸増中 350 μ s を超えるパルスにトリガーをお勧めします。さらに、350 μ s のパルスはデルタ 200 μ s のパルスの持続時間と比較した場合のエネルギー消費量を増加しました。デルタ・エネルギー消費量が大きいでしたまた、500 μ 秒⁴⁴に設定します。FES LEC の中に自律神経 dysreflexia の発症率が高いは 6 筋群が同時に刺激されるという事実に起因する可能性があります。これは電流密度と、アクティブになった侵害受容器の数を増加する可能性が神経系に有害な刺激の洪水の結果します。これは、単一の筋肉グループの訓練のため NMES RT 中に発生する可能性がないです。ただし、これは自律 dysreflexia を開発するより受けやすくなり、これが科学者としてのトレーニングとフェードアウトする可能性が高いことを示した経験損傷 C6 科学事例の臨床と同様の高いレベルを持つ人で発生可能性があります。上記のパラメーターは、トレーニングの成果を最大化しながら、参加者の安全に検証されています。

トレーニングのプロトコルを組み合わせて類似を考慮したときに解決する必要があるほとんどの制限がありません。必然的に、訓練の成果と身体組成を特定の変数によってない混乱可能性があります。最大されている食物の摂取量。この変動を可能な限り排除、臨床医が週単位でのカロリー摂取量のレポートを評価してください。週次レポートのコレクションが臨床医が余分なカロリー摂取量 (> 300-500 kcal/週の彼/彼女のベースライン BMR) を密接に監視し、必要に応じて彼/彼女の栄養素の比率を調整する科学者を指示できます。食事の変動に加えて現在のトレーニングプログラム可能性があります骨格筋の denervation するため電気刺激を用いた運動できない人 SCI 人口の 20-25% に適用できません。さらに、以前のデータは科学者がトレーニングプログラム⁴⁹; 中止後訓練給付を失う可能性があることを示していますしたがって、臨床的介入は、長期的なコンプライアンス、週 2 回のトレーニング頻度を減らすことおよび/または在宅遠隔医療の選択肢²⁴を提供するように保証するためのメカニズムを提供しなければなりません。NMES RT と FES LEC の影響を調べて今後の研究は、運動し、長期的な遵守を奨励する社会経済的な障壁を克服する遠隔医療戦略を活用する必要があります。NMES RT 遠隔ビデオ会議を使用して実施された 11% 太もも絶対筋力増加、モーター完全な SCI²⁴. 5 人で 14% 全体太もも IMF を減少させることができます。研修は、ポータブルのバッテリ駆動の刺激を使用して 8 週間の週 2 回を行った。参加者は、安全性とトレーニングプログラム²⁴を通して適切なセットアップを確実にウェブカメラを介して監視されました。

NMES RT の FES LEC との組み合わせで使用して隔週電気刺激トレーニングの成果を最大限に効果的な戦略があります。NMES を使用して太ももの筋肉を刺激するためには、筋肥大を呼び起こす、強度を高める、疲労を軽減する証明されています。強く、スリム脚の筋肉はサイクリング中に大きな力を呼び起こすことができる可能性があります、詳細は効率的に酸素を使用して、科学者の訓練の cardiometabolic の利点を最大化

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

著者が明らかに何もありません。

Acknowledgments

時間と従来の研究に参加する労力を捧げたの参加者に感謝したいと思います。我々は臨床人間科学臨床試験を実施する環境を提供するためハンターホームズマクガイア研究所や脊髄損傷障害を感謝したいです。アシュラフ S. Gorgey は、復員軍人省、ベテランの健康の管理、リハビリテーションの研究と開発サービス (B7867 W)、国防総省-CDRMP (W81XWH-14-SCIRP-CTA) によって現在サポートされています。

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
adhesive carbon electrodes (2 of each)	Physio Tech (Richmond, VA, USA 23233)	PT3X5 PALS3X4 E7300	7.5' x 12.7' 7.5' x 10' 5' x 9'
TheraTouch 4.7 stimulator	Richmar (Chattanooga, TN, USA 37406)	400-082	41.28' x 39.37' x 17.78' (8.91 kg) power: 110 VAC at 60 Hz / 220VAC at 50 Hz power consumption: 110 Watts
Red & White Lead Cords (2)	Richmar (Chattanooga, TN, USA 37406)	A1717	2.0 m
RT300-SL FES Ergometer	Restorative Therapies, Inc. (Baltimore, MD, USA 21231)	RT300-SL	80' x 49' x 92-103' (39 kg) 16 channel speed: 15 – 55 rev/min
elastic NuStim wraps (2)	Fabrifoam (Exton, PA, USA 19341)	PP108666	36"
wooden wheelchair break (2)	n/a	n/a	n/a
pillow/cushion	n/a	n/a	standard
ankle weights	n/a	n/a	2-26 lb.