Summary
척수 상해 보조 만성 대사 질환의 높은 위험에 발생할 수 있는 충격적인 건강 상태 이다. 여기, 우리는 함께 사용 하 여 표면 신경 근육 학 전기 자극-저항 훈련 전략으로 사이클링 기능적 전기 자극 더 낮은 사지와 여러 의료 문제를 개량 하는 프로토콜을 제시.
Abstract
골격 근육 위축, 증가 시킨된 adiposity 및 감소 된 신체 활동은 척수 상해 (SCI) 후 관찰 하는 주요 변화 되며 수많은 cardiometabolic 건강 결과와 관련. 이러한 변화는 만성 보조 조건 개발의 위험을 증가 하 고 신경 근육 학 전기 자극을 갖는 저항 (NMES-RT)을 훈련 하는 전략으로 개발 되었다 과학 표면을 가진 사람의 삶의 질에 영향을 줄 것 골격 근육 위 축의 과정을 감소, 소성 adiposity 감소, 인슐린 감도 향상 고 미토 콘 드리 아 수 용량을 강화 한다. 그러나, NMES RT만 단일 근육 그룹에 제한 된다. 더 낮은 말단의 여러 근육 그룹에 관련 된 훈련의 효능 극대화 수 있습니다. 기능적 전기 자극-낮은 말단 (FES-LEC) 자전거는 큰 신진 대사 및 심혈 관계 적응을 보여주고 것 6 근육 그룹의 활성화에 대 한 수 있습니다. 적절 한 지식의 자극 매개 변수 NMES RT의 장기 사용에 대 한 영향은 채택 전략을 가진 사람에서 전기 자극 훈련의 결과 극대화 하는 열쇠 이며 재활 중 FES-LEC의 무결성을 유지할 수 있는 근육 골격 시스템, 산책 부상 후 복원 하는 것을 목표로 하는 임상 시험에 대 한 필수. 현재 원고 FES-LEC 이전 NMES-RT를 사용 하 여 결합 된 프로토콜을 제공 합니다. 우리 근육 단련에 12 주간 자전거 타기 전에 큰 힘을 생성할 수 있을 것입니다 높은 저항에 대 한 주기 및 영향은 명에 더 적응 결과 가설
Introduction
그것은 미국에서 약 282000 명 현재 척수 상해 (SCI)1살고 추정. 평균, 대략 매년, 주로 자동차 충돌, 폭력, 그리고 스포츠 활동1의 행위에 의해 발생 하는 17000 새로운 경우가 있습니다. 스키 부상2의 수준의 밑에 걸쳐 신경 전송의 부분 또는 전체 중단 sub-lesional 감각 및 모터 손실 선도 발생 합니다. 부상 후 상해의 수준 아래 골격 근육의 활동은 크게 감소, 근육 량에 수 반하는 침투 소성 지방 조직 또는 근육 내 지방 (IMF)의 급속 한 감소에 지도. 연구 더 낮은 말단 골격 근육 부상, 첫 번째 년3,4의 끝에 걸쳐 계속의 처음 몇 주 동안 내 상당한 위축 경험으로 나타났습니다. 최대한 빨리 6 주 후 부상, 완전 한 SCI 경험된과 개인 18-46% 감소 sub-lesional 근육 크기에 연령과 체중 일치 abled 바디 컨트롤에 비해. 24 주 후 부상으로 골격 근육 단면적 (CSA)330 ~ 50 낮은 수 있습니다. Gorgey Dudley 골격 근육 위축 원래 크기의 43%로 4.5 개월 후 부상과 지적 abled 바디에 비해 불완전 한 문화를 가진 사람에서 IMF의 큰 금액 제어4세 번 계속 보여주었다. Metabolically 활성 근육 량의 손실을 기저의 신진 대사 속도 (BMR)2,6, 어떤 계정에 대 한 ∼65-70%; 총 일일 에너지 지출의 감소에 있는 결과 BMR 감소 등 해로운 에너지 불균형으로 이어질 수 있는 부상2,7,,89,10,18후 adiposity를 증가. 높아 adiposity 되었습니다 고혈압 등 만성 2 차 조건의 개발에 연결 하는 것은 II 당뇨병 mellitus (T2DM) 심혈 관 질환2,,1011, 를 입력 12 , 13 , 14 , 15 , 16 , 17 , 18. 또한, SCI 명 영양 부족 및 높은 지방 다이어트에 대 한 의존도에서 고통을 수 있습니다. 식이 지방 섭취 량 높습니다 SCI와 사람의 체 지방 량의 29 ~ 34 %adiposity SCI 인구12,13내 비만의 확대 보급 증가 요인 설명 계정 수 있습니다.
신경 근육 학 전기 자극을 갖는 저항 훈련 (NMES-RT) 마비 골격 근육19,20,,2122,23의 비 대를 유도 하도록 설계 되었습니다. 24. 두 번 주간 NMES-RT, 골격 근육 전체 허벅지, 무릎 신 근 및 무릎 flexor 근육 그룹 28%, 35%, 16%, 각각22로 증가의 CSA의 다음 12 주. 더 들 리 외. 6 주 후 부상19에서 8 주 두 번 주간 NMES RT 복원 무릎 신 근 근육 크기 원래 크기의 75%를의 보여주었다. 또한, 마 호 외. 동일한 프로토콜을 활용 하 고 오른쪽에 35%와 39% 증가 지적 NMES RT20의 12 주 후 곧바로 femoris 근육을 왼쪽.
기능적 전기 자극-낮은 사지 사이클링 (FES-LEC) SCI25,26후 더 낮은 말단 근육 그룹을 운동 하는 일반적인 재활 기술 이다. NMES RT와 달리 FES-LEC 증가 비 대 될 수 있습니다 6 근육 그룹의 자극에 의존 하 고는 cardiometabolic에 개선 프로10,25,,2627, 28. Dolbow 외. 그 몸 전체 마른 질량 SCI27와 개인의 FES-LEC의 56 개월 다음 18.5% 증가 발견. 다음 세 번-주간 FES-LEC, 하반신 마비와 함께 60 세의 여성의 12 개월 경험 몸 전체에 7.7% 증가 기대 다 질량 그리고 다리에서 4.1% 증가 기대 대량28. 기능적 전기 자극 (FES)의 사용은 SCI10,,2526후 cardiometabolic 조건의 위험 요인 개선에 연관 된다.
전기 자극 훈련을 위한 이상적인 후보자 중 모터 완전 하거나 불완전 한 부상, 그대로 주변 모터 신경 및 제한 된 더 낮은 말단 감각을 가질 것 이다. 현재 원고 NMES RT 및 FES-LEC 만성 영향은 사람에서 전기 자극 훈련의 결과 개선 하도록 설계 된 사용 하 여 결합된 방법을 설명 합니다. NMES RT 과정 발목 아령을 사용 하 여 설명 될 것 이다, 개입 만성 문화를 가진 사람을 제공 하는 프로토콜 및 전반적인 혜택 내에서 주요 단계를 강조 하면서 두 번째 목표는 FES-LEC 개입의 전반적인 cardiometabolic 효과 극대화 하도록 설계 된 과정을 설명 하는. 이전 작업은 우리의 합리적인 결합된 훈련 프로토콜 전기 자극 훈련20,,2122,23,24의 24 주에 따라 큰 결과 그대로 보여주고 있습니다 재확인 ,25,26,31,32,33,,3435,36.
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Protocol
이 원고에 설명 된 훈련 프로토콜 clinicaltrials.gov 식별자 (NCT01652040) 등록 됩니다. 훈련 프로그램 발목 무게와 FES-LEC NMES RT를 포함 한다. 모든 필요한 장비는 표 2에 나열 됩니다. 연구 프로토콜 및 동의 검토 하 고 리치몬드 VAMC 기관 검토 위원회 (IRB)의 버지니아 연방 대학 (VCU) IRB에 의해 승인 했다. 모든 연구 절차 설명 했다 재판을 시작 하기 전에 각 참가자에 게 정보.
1. 참가자 모집
- 잠재적인 참가자에 대 한 사전 심사 평가 수행 합니다.
- 철저 하 게 연구 (24 주), 회 주 (격주) 및 세션의 길이의 길이 포함 하 여 훈련 프로토콜의 세부 사항을 설명 (NMES RT: 30 분 및 FES-LEC: 45-60 분).
참고: NMES RT에 FES-LEC의 12 주 뒤 첫 12 주 동안 실시 됩니다. - 잠재적인 참가자를 포함 하 여 의료 요구 사항을 설명: 남성 또는 여성 스키, 미국 척수 상해 분류 (AIS) A, B 또는 C (그는 일어서서 걸을 수 없습니다 누가 AIS "C" 분류)와 18에 65 년 오래 된, 1 년 이상 후 부상, 신체 질량 지 수 (BMI) ≤ 30 k g/m2, 상해의 모터 완전 하거나 불완전 한 C5-L2 수준.
- 잠재적인 참가자를 포함 하 여 의료 제한 설명: 통제 유형 II 당뇨병 심혈 관 질환의 진단 또는 인슐린, 통제 고혈압에 압력 염증 단계 3 이상, 요로 감염 또는, T-점수가-2.5, 골다공증 증상과 임신 여성 과학을 위한
- 철저 하 게 연구 (24 주), 회 주 (격주) 및 세션의 길이의 길이 포함 하 여 훈련 프로토콜의 세부 사항을 설명 (NMES RT: 30 분 및 FES-LEC: 45-60 분).
2입니다. NMES-RT
- 참가자는 자신의 방광을 비운 다 고 휴식 혈압과 심장 박동을 측정. 참가자는 휠체어에 장착 되어, 하는 동안 자신의 신발을 벗고 참가자를 지시 합니다. 다음, 무릎 굴곡 하는 동안 다리를 쿠션에 종 아리 뒤에 베개를 두십시오. 참가자의 발목 (그림 1) 발목 무게 (0-26 파운드)을 적용 합니다.
참고: 초기 2 회 실시 하는 참가자는 중력에 대 한 자신의 다리를 올릴 수 있도록 발목 무게 없이. - 두 개의 7.5 c m x 12.7 c m 접착 탄소 전극 양측에 적용 피부 무릎 신 근 근육 그룹.
- 원심 전극 ~1/3을 슬 개 골과 사 타 구니 겹 quadriceps의 중간에 중간 거리를 놓습니다. 엉덩이에서 무릎 관절 (그림 2)를 실행 하는 중간 축 전극 경도 평행 배치 합니다.
- 옆으로 인접 전극 배치 및 vastus lateralis 근육에 사 타 구니 겹에 인접 한. 장소 전극 경도 및 평행 중간 축 (그림 2).
- 휴대용 자극 기 30 Hz의 주파수와 450 µs의 복 형 직사각형 펄스 폭을 설정 하 고 50 µs interpulse 간격19,20,,2122,23,24 ,,3738,39. 각 전극에는 자극에서 케이블을 연결 합니다.
참고: 전극의 극성은 하지 영향을 미칠 자극 패턴으로 전극 올바르게 배치 됩니다. - 오른쪽 다리부터 눈에 보이는 긴장 무릎 신 근 근육 그룹에서 인식 될 때까지 점차적으로 전류를 증가. 전체 무릎 확장 (최대 200 mA) 연상 전류를 천천히 진입로를 계속 합니다. 확장에 대 한 3-5 활성화 된 모터 장치에 최대 긴장을 연상 남아 다리를 허용 합니다.
- 점차적으로 그것의 아래 50% 현재 대상의 다리를 확장 하 고 괴상 다리를 이동 하는 데 필요한 시작 하는 위치를 다시 때까지 전류를 감소. 전체 다리 확장을 연상 하는 데 필요한 현재 진폭을 기록 합니다.
- 다리와 왼쪽 다리 사이 대체 당 10 반복의 4 세트를 포함 하 여 일방적인 훈련을 완료 합니다. 3-5 s 각 반복 사이 세트 사이 3 분 휴식 하는 다리를 수 있습니다. 참가자 전체 무릎 확장에 도달 하지 않습니다, 만약 운동 % 범위를 기록 하 고 반복 사이 시간을 증가.
참고: 근육 피로 모션 ≤ 25%의 범위를 가진 두 개의 연속 반복으로 정의 됩니다. - 4 세트의 각각을 시도 하지만 참가자 근육 피로 경험, 현재 세트를 종료 하 고 반대쪽 다리에 훈련을 계속. 경우 전체 무릎 확장은 근육 피로 없이 2 연속 훈련 세션, 훈련의 다음 주 발목 무게의 2 파운드를 추가 합니다.
3입니다. FES-LEC
- 참가자의 휴식 혈압과 심장 박동을 측정 합니다. FES 측 자전거 (자료 테이블) 앞 참가자의 개인 전원 또는 수동 휠체어 (그림 3a, 그림 3b)에 장착 위치.
- 무릎 신 근에 접착 탄소 전극 적용, flexor 및 대 둔 근 근육 그룹을 양측 무릎.
- 피부에 무릎 extensors 장소 원심 전극 (7.5 x 12.7 cm) 1/3는 슬 개 골 및 vastus medialis 근육 위로 사 타 구니 배 사이의 거리. 인접 전극을 옆으로 놓고는 vastus 통해 사 타 구니 겹에 인접 한 lateralis 근육 (그림 4a).
- 무릎에 파편이 박 혀, 피부에 원심 전극 (7.5 x 10 cm) 장소 오 금 fossa 위에 2-3 cm. 인접 전극 20 cm 오 금 fossa (그림 4b) 위에 놓습니다. 원심 전극의 움직임을 방지 하기 위해 탄성 포장 (그림 3a) 전극의 보안 위치에 적용 됩니다.
- Gluteus maximus에 대 한 참가자가 앞으로 측 향을 지시 합니다. 장소 두 전극 (5 x 9 cm) 병렬 및 근육의 대량 배; 허용 ~ 두 전극 사이의 분리의 폭을 손가락.
- 참가자의 휠체어에 장착 하 고는 측 앞 중심으로 각각 12 전극의 사용은 자극에서는 케이블을 연결 합니다. 전면을 확인 하 고 참가자를 확인 하는 측의 다시 올바르게 중심 이다.
- 참가자의 휠체어 고정 고 부드럽게 페달 (그림 6) 내부 (테니스 신발을 입고) 참가자의 피트를 배치. 직물 덮 음에 싸여 탄력 있는 결박을 사용 하 여 측에 더 낮은 다리를 보호 합니다. 두 개의 교차 탄력 있는 결박과 Velcro 각 꽃잎 (그림 5)에 있는 장소에 참가자의 발을 보호 합니다.
- 달아서 다리는 측에 수 동적으로 이동 후 다리는 그래서 순환 패턴을 관찰. 다리는 너무 압축 또는 hyperextended, 자전거의 높이 조정 하 고 수 동적으로 다리를 이동 하 여 위치를 다시 확인 하는 경우.
- 참가자의 휠체어는 노동력의 기지에 위치한 2 개의 연장 후크를 사용 하 여 노동력을 보호 합니다. 휠체어 (그림 5) 아래 안정적인 구조를 후크를 연결 합니다. 중의 자 모든 움직임을 방지 하기 위해 휠체어의 바퀴 아래 두 나무 나누기를 배치 합니다.
- 33.3 Hz, 350 µ s 펄스 기간을 140, 100, 100를 현재 진폭 자극 주파수 설정 mA 무릎 신 근, 무릎 flexor 및 대 둔 근 근육 그룹, 각각.
- 사이클 매개 변수를 다음과 같이 설정: 40-45 분당 회전 (RPM);의 속도 대상 10부터 시작 하는 조정 가능한 모터 토크 Nm; 1.0의 저항 운동에 대 한 1.5 및 2.0 Nm 단계 I, II 및 III.
- 간격 훈련 매개 변수를 다음과 같이 설정: 3 분 "워밍업" 단계; 3 10 분 운동 단계 (자극에); 2 분 휴식 단계 다음 각 운동 단계; 그리고 3 분 "진정" 단계.
- 에 따라 (위 또는 아래 T4), 상해의 수준 측정 혈액 압력 및 심장 속도 2 ~ 5 분 마다 자율 dysreflexia의 증상의 발생을 방지 하기 위해.
- 혈압 상승 된 경우는 노동력을 중지 하 고 무효 자신의 방광 또는 그들은 이미 무효화 하는 경우 나머지 참가자를 지시. 또한, 참가자는 어떤 압력 포인트를 줄이기 위해 신발 또는 어떤 스트랩 되는지 확인 하지 지나치게 강화를 올바르게 장착 되도록 확인 하십시오. 혈압 모니터링 밀접 하 게 모든 2 분. 혈압, 복구 하는 경우 다시 훈련; 혈압 남습니다, 세션을 종료 하 고 참가자가 자신의 주치의 볼 지시.
참고: 있는 경우 참가자 일관 되 게 그들의 혈압 약을 먹어야을 보장 하 고 FES 사이클링 하기 전에 그들의 방광을 무효화 하기 생명 이다. - 기록 참가자의 심장 박동, 속도, 전력, 거리, 저항 및 % 자극 각 30 s.
- 참가자 피로 없이 전체 연습 세션을 완료 하는 경우 (활성 중 < 18 RPM의 속도), 서보 모터 토크 지원 1 감소 Nm 다음 세션 그렇지 않으면 모든 매개 변수는 그대로 유지.
- 참가자 피로 또는 운동 단계 동안 서보 모터 지원의 사용 없이 두 운동 교육 세션을 완료 하는 경우 0.5에 의해 저항을 증가 각 운동 단계에서 Nm.
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Representative Results
발목 무게 증가 22 참가자, 점차적으로 16 주 동안 NMES RT (그림 6a). 참가자에 의해 해제 평균 무게는 19.6 ± 6.5 파운드 (오른쪽 다리)와 20 ± 6 파운드 (왼쪽된 다리) [8-24 l b]. 현재 진폭 오른쪽과 왼쪽 다리 (그림 6b)에 대 한 재판 내내 변동 했다.
완전 한 SCI FES-LEC 훈련 12 주 다음 표 1에서 강조 하는 모터와 개별 진행 결과는 FES-LEC와는 훈련의 12 주 이상 증가 플라이휠 저항에 대 한 오프셋 전류 자극의 비율에서 증가 나타냅니다. 플라이휠 저항 증가 3-4 회 각 12 주 훈련을 통해 3 단계에서 (표 1). 5.1 1.6에서 진행 하는 저항 Nm (단계 I), 2.12 5.5 Nm (단계 II)과 2.12 5.5 Nm (단계 III). 그것은 각 10 분 무대는 참가자는 수 동적으로 0.77에 대 한 순환 2 분 휴식 기간으로 산재 되었다 협조할 Nm.
마지막으로, 전원 출력에 의해 증가 2-4 회 각 3 단계 주 1와 주 12 (표 1) 사이. 전원 14 W (단계 I), 11.24를 5.4 W (단계 II) 및 2.6 11 W (단계 III) 4에서 진행.
그림 1입니다. 표면 전극, 자극, 양자 발목 무게와 베개 쿠션을 보여주는 NMES RT 설치. 10 개의 반복의 4 세트는 모두 오른쪽과 왼쪽 다리에 대 한 완료 됩니다. 무게는 점차적으로 증가 2 파운드 매주 각 근육 피로 없이 완료 된 경우. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 2입니다. 무릎 신 근 표면 전극 NMES 실시간 사용 하나의 전극 ~1/3 슬 개 골과 사 타 구니 겹 quadriceps의 중간에 중간 거리 배치 됩니다. 두 번째 전극 vastus lateralis 근육 옆으로 배치 하 고 사 타 구니 겹에 인접 한 끝났습니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 3입니다. 앞쪽 (a)과 측면 (b) 조회 FES-LEC 동안 자전거 설치의. 참가자 그의 휠체어에 장착 및 FES를 수행 하기 위해 자전거를 확보 사이클링. 탄력 있는 붕대는 각 다리 확보 원심 무릎 flexor 전극 주위 래핑됩니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 4입니다. (A) FES-LEC 무릎 flexor 중에 사용 된 무릎 신 근 표면 전극 표면 전극 (b). (a) 하나의 전극 ~1/3 슬 개 골과 사 타 구니 겹 quadriceps의 중간에 중간 거리 배치 됩니다. 두 번째 전극 vastus lateralis 근육 옆으로 배치 하 고 사 타 구니 겹에 인접 한 끝났습니다. (b)는 다리를 지원 하면서 한 전극은 피부에 배치 오 금 fossa; 위의 2-3 cm 두 번째 전극 20 cm 오 금 fossa 위에 배치 됩니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 5입니다. 참가자의 발은 각 꽃잎에 있는 2 개의 탄력 있는 결박을 횡단 하 여 페달 확보. 이러한 스트랩 발 자전거에 대 한 저항을 증가 하는 때 이동 하지 않도록 단단히 확보는 필수적 이다.입니다. 환자의 휠체어 자전거 자전거의 기지에 위치한 2 개의 연장 후크를 사용 하 여 보안 됩니다. 휠체어에 부착 된 일단이 후크는 마약 하 고 어떤 불황 기를 제거 하기 위해 강화. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 6입니다. NMES 실시간의 16 주에 걸쳐 현재 진폭 (mA)의 진행 NMES RT의 16 주에 걸쳐 22 참가자의 발목 무게 (파운드)의 진행 (a) 무게는 증가 2 파운드 매주 참가자 근육 피로 없이 10 반복의 4 세트를 완료 수 있습니다. (b) 중 교육, 현재 진폭 전체 무릎 확장에 다리를가지고 점차적으로 증가 되었다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
| 주 1 | 주 4 | 주 8 | 주 12 | ||
| 현재 진폭의 비율 자극 | 1 단계 | 74 | 72 | 88 | 90 |
| 2 단계 | 98 | 96 | 99 | 100 | |
| 3 단계 | 100 | 99 | 100 | 100 | |
| 플라이휠 저항 (Nm) | 1 단계 | 1.0 | 1.5 | 3.1 | 4.5 |
| 2 단계 | 1.6 | 2.1 | 3.5 | 5.1 | |
| 3 단계 | 2.1 | 2.5 | 4.0 | 5.5 | |
| 전력 (와트) | 1 단계 | 4.0 | 6.5 | 10.0 | 14.0 |
| 2 단계 | 5.4 | 8.4 | 9.3 | 11.2 | |
| 3 단계 | 2.6 | 7.5 | 8.4 | 11.0 | |
표 1: 현재 진폭, 플라이휠 저항과 전원 출력의 비율 자극 증가 영향은으로 개인의 FES-LEC의 12 주에 걸쳐 2 세션 근육 피로 (속도 < 18 rpm)의 증거 없이 완료 했다 저항 매주 증가 되었다. 백분율 자극 훈련 12 주에 걸쳐 점차적으로 증가 했다. 전원 출력에는 각 증분 운동 단계와 훈련의 과정 동안 증가 했다. 참고: 데이터는 실시간 NMES의 12 주를 마치고 FES-LEC의 12 주를 수료 한 참가자에서
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Discussion
현재 연구는 전기 자극의 2 개의 다른 패러다임을 설명 했다. 하나의 패러다임 골격 근육 비 대를 연상 훈련된 근육에 진보적인 로드 구현에 집중 하 고 다른 패러다임 주로 에어로빅 용량 강화를 통해 심장-대사 성능을 향상 하기 위한 것. 보장 두 패러다임을 비교 하 고 각각의 찬 부 양론을 강조 하는 연구.
NMES RT 복원 근육 크기와 급성과 만성 SCI19,20,,2122,23,24명에 차분한 비 대에 효과적일 입증 된다. 현재 개입 또는 문화를 가진 사람에 대 한 가정 사용을 위해 가장 임상 설정에서 액세스할 수 있는 것은 듀얼 채널 자극 단위에 의존 거기는 입증 되지 않은 신화가 이다 마비 무릎 신 근의 진보적인 로드 골절 대 퇴 또는 tibial condyles의 발생할 수 있습니다. 그러나, 현재 증거를 바탕으로, 우리와 다른 발생 하지 않았다 골절의 단일 발생률. 이 현재 프로토콜은 안전 하 고 문화 후 사용할 수 액세스할 수 강조 수 있습니다.
NMES-RT를 사용 하 여, 안전 하 고 발목 운동 하는 동안 중력에 대 한 다리를 확장할 수 있는 강력한 근육 수 축을 생성할 수 입증 때문에 복 형 웨이브를 선호입니다. 그대로 센 세이 션 그 개인에 대 한 복 형 파 더 편안 하 고 쾌활 것 같습니다. (30 Hz), 주파수 간 펄스 간격 (50 µs) 복 형 기간 (400 μ s) 낮은 주파수 감소 근육 피로 도움이 생산 무릎 extensors37의 tetanic 수축 보여주는 우리의 이전 출판된 연구에 따라 선택 됩니다 ,38. 450 µs의 펄스 지속 시간 증가 자극된 근육의 활성화 훈련37동안 마비 근육의 최대 채용 보장 큰 갖는 토크 생성을 보이고 있다. 또한, 그것은 점차적으로 무릎 extensors에 급속 한 근육 피로 일으킬 수 있는 과도 한 전류 진폭의 사용을 피하기 위해 현재 진입로 필요가 있다. 나머지, 주파수 및 펄스 폭을 포함 하 여 훈련 전략 T4 위에서 상해의 수준으로 특히 개인에서에서 자율 dysreflexia 비슷한 부작용의 발생을 방지 하기 위해 설계 되었습니다.
NMES-RT 사이클링 전에 큰 근육 비 대를 연상 하 고 근육 피로 줄일 수 있습니다. 증가 피로 저항 및 힘 FES-LEC를 최적화할 수 있습니다 자전거와 교육 성과 극대화. Gorgey 외. 12 주, 두번 주간, NMES RT의 elicited 더 증명 보다 35% 근육 크기에서 증가 하 고 IMF와 내장 지방 조직22감소. 또한, NMES RT 증가 피로 저항36,46와 연결 포도 당 운송업 자 유형 4 (공급 과잉-4) 농도 증가를 보이고 있다. Sabatier 외. 훈련된 무릎 extensors의 피로 저항 NMES RT의 18 주 다음 33% 증가 근육 피로46을 감소 하는 근육 비 대를 연상 하기에 충분 한 NMES RT 결론 보고. NMES RT는 연상의 근육 세포는 미토 콘 드리 아에서 긍정적인 적응을 보이고 있다. 라이언 외. NMES RT의 16 주, 매주 두 번 만성 완전 한 과학23명에 따라 미토 콘 드리 아 수 용량에 25%의 향상을 지적 했다. A 결합 프로그램, 근육을 증가 하도록 현재 원고에 설명 된 대로 대량 훈련과 근육 감소 피로 cardiometabolic 건강을 개선 하 고 FES-LEC 더 효과적인 것을 수 있습니다.
Cardiometabolic 적응 매주 1.5 ~ 12 개월간; 7 시간에 2에서 장기간된 FES-LEC 사람에와 영향은 FES-LEC 훈련은 다양 한 다음의 제한 된 증거가 있다 운동 기간 60 분2620에서 변화 했다. 과거 연구 FES-LEC를 사용 하 여 인슐린 감도 및 에어로빅 피트 니스31,32겸손 한 개선을 보였다. 모어 외. 3 일 FES-LEC의 주 1 h 결과 25% 향상 SCI31명에 인슐린 감도에 대 한 수행을 보였다. 마찬가지로, 매일 FES-LEC의 8 주 결과 33% 향상 인슐린 감도에 자 궁 경부 SCI325 남자에 대 한. 또한, FES-LEC 산소 및 심혈 관 수요에 응답 크랭크 ergometry (ACE)을 팔에 비해 또는 하이브리드 운동42제한 된 보여주었다.
대부분의 FES-LEC 재판 자전거의 모터 사이클을 완성 페달에 힘을 적용 모터 지원의 일부 양식을 사용 합니다. 리제는 SCI 사이클링, FES를 수행 하기 위해 특히 그 없습니다 생성 하 고 유지 하는 플라이휠 또는 낮은 허용 오차 FES에 잔여 감각43때문에 그들을 회전 하려면 충분 한 근육 힘으로 사람을의 더 큰 비율이 있습니다. 그러나, 그에 대 한 충분 한 근육 힘을 생산 능력이 FES 모터-지원에서 지원이 제한할 수 있습니다 훈련의 결과. 이러한 이유로 현재 메서드 사용 모터 지원 참가자 근육 피로 경험 하는 경우와 휴식 단계 합니다. 그러면 무릎 신 근, 무릎 flexor 및 FES-LEC의 12 주 이상 저항 및 전원 출력을 증가 하 여 같이 있는 cardiometabolic 적응을 최대화 수 있습니다 자전거 최대 노력을 gluteal 근육 그룹. 또한, FES-LEC 최소 모터 지원을 사용 하는 경우에 특히44, 중 급속 한 근육 피로 의해 제한 됩니다. 이전 게시 작업 FES ergometry 피로 그들의 근육까지 사용 하 여 순환 모터 완료 SCI와 사람의 영향은 10 개인 사이클 지구력에 넓은 다양성을 보이고 있다. 한 참가자는 다른 10 분44운동 하는 동안 3 분의 총에 대 한 행사. 현재 교육 연구에서 우리가 FES-훈련의 30 분의 형태로 참가자 가운데 치료의 동등한 복용량을 제공 하고자 했다. 이렇게 하면 그 적응 되도록 각 참가자 중 치료 일관성 또는 부족, 엄격 하 게 활성화 된 근육의 출력 때문 이며 자전거의 기간에 의해 제한 되지 않습니다.
대표 결과 FES-LEC의는 12 주에 SCI와 개인에 선행 되었다 저항 및 개입의 과정을 통해 증가 전원 출력 NMES RT의 12 주 보였다. 증가 저항 43,47종 감소 이전 연구와는 달리 현재 연구 대상 속도 40-45 RPM의 저항을 증가 하는 전략을 채택 했다. 이 근육 질22개선 NMES-RT를 사용 하 여 근육 조절의 12 주 후에 특히 성공적인 전략을 수 있습니다. FES-LEC를 포함 하 여 전기 자극의 근육 질48 개선에서 크게 유익 해야 한다 그리고 더 중대 한 힘 및 훈련된 근육의 전원 출력에서 발생할 수 있습니다. 큰 전원 출력 심혈 관 이어질 하 고 뼈가 무슨 에이스 또는 하이브리드를 사용 하 여 달성 된 유사한 결과 달성 하기 위해 적응 수 있습니다. FES-LEC 운동 중 근육에 의해 생성 된 힘 적응 높은 저항에서 반복된 로드 사이클에 더 낮은 말단 사지를 노출 하 여 뼈를 자극 수 있습니다. 예를 들어, 존스턴 그 외 Nm 뼈 건강 과학470.8 Nm 토크를 생성 하는 높은 종 지에 비해 사람에 FES-LEC의 6 개월 다음의 매개 변수를 향상 시킬 수 있습니다 낮은 자전거 종 지를 2.9에서 보였다. 현재의 연구는 보여주었다 저항 5.5까지 증가 될 수 있다 Nm. 이것은 두 배 토크 출력 낮은 종 지에 보고 그리고 매개 변수 뼈와 심장 혈관 건강에 큰 영향을 미칠 것입니다.
현재 프로토콜 (자료 테이블) 에 사용 된 노동력은 참가자의 휠체어, 전송에 대 한 필요성을 제거 하 고 허벅지, 더 낮은 다리 및 간선의 최대 12 근육 그룹의 자극에 대 한 수에서 직접 운영 한다. 허벅지 근육, 햄 스트링, 대 둔 근 근육 더 낮은 말단의 자극을 선택 했습니다. 향후 재판 명 과학 또한 복 부와 허리 근육을 자극 하 확장 됩니다, 그리고는 노동력만 39 k g 무게, 훨씬 더 콤팩트 하 고 다른 상업적으로 이용 가능한 FES ergometers 보다 적응 하기가. 측은 적절 한 모터 지원 없이 자신의 훈련을 극대화 하기 위해 참가자를 허용 하는 조정 가능한 모터 어시스트 기능이 있다. 또한,는 측 옵션 모터 지원 할 수 있습니다. 현재 프로토콜 1) 워밍업 단계 모터 지원, 2)는 첫 번째 "활성 변환" 단계 (운동 단계의 처음 1-2 분), 휴식 3) 각 단계 및 참가자에 대 한 저항 fatigues 4) 경우를 허용 합니다. 중 활성, 모터는 적절 하 게 각 참가자 도전 꺼져 있습니다. 중 근육 피로 속도 18 RPM 떨어지면 지점으로 정의 되었습니다. 또한, Gorgey 외. 3 다른 자극 매개 변수, 펄스 기간에 다양 한 교육 효과 공개 (200, 350, 500 µs), 만성 영향은 10 개인에 자전거 성능에 FES-LEC의 단일 시 합, 후 무릎 신 근 토크 33-59%로 감소 하 고 크게 복구 다음 48-72 h44를 남아 있었다. 이러한 결과에 따라, 우리 믿는다 그 두 번 주간 만성 SCI와 개인에 대 한 합리적인 운동 복용량은 피로 근육의 복구를 위한 충분 한 시간 (48 h) 있습니다.
FES-LEC, 동안 자극 매개 변수는 여전히 강력한 cardiometabolic 적응;를 추진 하면서 자율 dysreflexia의 어떤 에피소드를 방지 하기 위해 설정 자전거 매개 변수과 마음에이 균형 설계 되었습니다 다음과 같습니다: 주파수 (33.3 Hz), 저항 (조절), 속도 (40-45 RPM) 및 펄스 기간 (350 µs) 대상. 근육 피로;을 최소화 하기 위해 33.3 Hz에서 주파수 설정 현재 진폭 (% 자극) 18 RPM 이상의 속도 유지 하기 위해 측 점차적으로 증가 됩니다. 최근 연구 결과 펄스 기간 동안 FES ergometry 350 µ s 보다 큰 SCI44명에 자율 dysreflexia 트리거 것이 좋습니다. 또한, 350 µs의 펄스 지속 시간 200 μ s의 펄스 기간에 비해 델타 에너지 비용 증가. 또한, 델타 에너지 지출 어떤 큰 아니었다 500 µs44로 설정 하면. FES-LEC 동안 자율 dysreflexia의 높은 발생률 6 근육 그룹은 동시에 자극 하는 사실에 표시 될 수 있습니다. 이것은 전류 밀도 nociceptors 활성화 되 고의 수를 증가 하는 신 경계에 유해 자극의 홍수 인. 이것은 단일 근육 그룹;의 훈련 때문에 NMES RT 동안 일어날 가능성이 그러나,이 명 부상 비슷합니다 C6 영향은 일화 임상의 높은 수준에서에서이 SCI와 사람으로 훈련 페이드 아웃 것이 경험 된다 자율 dysreflexia 개발에 덜 취약 발생할 수 있습니다. 위에서 언급 한 매개 변수는 훈련 결과 극대화 하면서 참가자의 안전을 위해 유효성이 검증 되었습니다.
훈련 프로토콜을 결합 하 여 유사한 고려 때 해결 해야 하는 몇 가지 제한이 있습니다. 필연적으로, 교육 결과 및 신체 구성 수 있습니다 수 혼동 하지 특정 변수에; 가장 되는 식이 섭취. 가능한이 변화를 제거 하려면 임상 주간 기준 칼로리 섭취 량 보고서를 평가 해야 합니다. 주간 보고서의 컬렉션 임상 밀접 하 게 여분의 칼로리 섭취 (> 300-500 kcal/주의 기준선 BMR)을 모니터링 하 고 필요에 따라 자신의 다량 영양소 비율을 조정 하려면 SCI 인 지시를 허용할 수 있습니다. 규정식 변화 뿐만 아니라 현재 훈련 프로그램 골격 근육의 denervation로 인해 전기 자극을 사용 하 여 운동 수 없습니다 과학 인구의 20-25%에 적용 되지 않을 수 있습니다. 또한, 이전 데이터 보여주는 명 과학 훈련 프로그램49; 중지 후 교육 혜택을 잃을 가능성이 있다는 따라서, 임상 개입 장기 준수, 두 주간을 훈련 주파수 감소 및 홈 기반 원격 대안24제공 비슷한 보장 하는 메커니즘을 제공 해야 합니다. NMES RT 및 FES-LEC의 효과 조사 하는 미래 연구는 운동과 장기 준수를 장려 하는 사회 경제적 장벽을 극복 하기 위해 직판 전략을 이용해 야 한다. NMES-실시간 원격 화상 회의 사용 하 여 실시 했다 절대 근육 허벅지 11% 증가 하 고 전체 허벅지 IMF 모터 완전 한 SCI24. 5 남자에서 14%로 감소 훈련 휴대용 배터리로 자극 기를 사용 하 여 8 주 동안 두번 주간을 실시 했다. 참가자는 안전 교육 프로그램24를 통해 적절 한 설치를 보장 하는 웹캠을 통해 감시 되었다.
FES-LEC와 함께에서 NMES-RT를 사용 하 여 양방향-매주 전기 자극 훈련의 결과 극대화 하는 효과적인 전략을 수 있습니다. NMES 허벅지 근육을 자극을 사용 하 여 근육 비 대를 보여주고, 강도 증가 및 피로 감소 입증 되었습니다. 강하고, 날씬하고 다리 근육 사이클링 때 큰 힘을 연상 할 수 있습니다, 그리고 더 효율적으로 산소를 이용 하 고 명 과학에서에서 훈련의 cardiometabolic 혜택을 극대화
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Disclosures
저자는 공개 없다.
Acknowledgments
우리는 헌신 하는 시간과 노력을 연구에 참여 하는 참가자에 게 감사 하 고 싶습니다. 우리는 사냥꾼 홈즈 맥과 어 연구소와 척수 부상 서비스 및 장애 임상 인간 연구 실험을 실시 하는 환경을 제공 감사 하 고 싶습니다. Ashraf S. Gorgey 베테랑의 담당 부서, 베테랑 건강 관리, 재활 연구 및 개발 서비스 (B7867 W) 및 국방부-CDRMP (W81XWH-14-SCIRP-CTA) 현재 지원 됩니다.
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. |
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