脊髄損傷後下肢電気刺激の訓練のパラダイム

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 SCI^25,26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 SCI^10,25,26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}。

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…

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?…

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…

Materials

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.