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行为学

Paradigmen der unteren Extremität Elektrostimulation Training nach Verletzungen des Rückenmarks

Published: February 01, 2018
doi:
10.3791/57000
, , , ,
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

Verletzung des Rückenmarks ist eine traumatische Erkrankung, die erhöhten Risiken des chronischen sekundären Stoffwechselstörungen führen kann. Hier präsentierten wir ein Protokoll mit Oberfläche neuromuskuläre elektrische Stimulation-Krafttraining in Verbindung mit funktionelle elektrische Stimulation-untere Extremitäten Radfahren als eine Strategie um mehrere dieser medizinischen Probleme zu lindern.

Abstract

Skelettartiger Muskelatrophie, erhöhte Adipositas und reduzierte körperliche Aktivität sind wichtige Änderungen, die nach Verletzungen des Rückenmarks (SCI) beobachtet und mit zahlreichen kardiometabolischen Gesundheitsfolgen verbunden. Diese Änderungen werden voraussichtlich erhöhen das Risiko der Entwicklung von sekundären Erkrankungen und Auswirkungen auf die Lebensqualität bei Personen mit Sci Oberfläche neuromuskuläre elektrische Stimulation hervorgerufen Krafttraining (NMES-RT) als eine Strategie zur entwickelt wurde dämpfen den Prozess der skelettartigen Muskelatrophie, ektopische Adipositas zu verringern, Verbesserung der Insulinempfindlichkeit und mitochondriale Kapazitäten. NMES-RT ist jedoch beschränkt auf nur eine einzelne Muskelgruppe. Unter Beteiligung mehrerer Muskelgruppen der unteren Extremitäten kann die gesundheitlichen Vorteile des Trainings maximieren. Funktionelle elektrische Stimulation-untere Extremität Radfahren (FES-LEC) ermöglicht die Aktivierung von 6 Muskelgruppen, dürfte mehr Stoffwechsel- und Herz-Kreislauf-Anpassung zu evozieren. Ausreichende Kenntnisse der die Stimulationsparameter ist der Schlüssel zur Maximierung der Ergebnisse der Elektrostimulation Training bei Personen mit Sci Adopting Strategien für den langfristigen Einsatz der NMES-RT und FES-LEC während der Rehabilitation kann die Integrität der den Muskel-Skelett-System, eine wichtige Voraussetzung für klinische Studien mit dem Ziel, wiederherzustellen, zu Fuß nach Verletzungen. Die aktuellen Manuskript stellt ein kombiniertes Protokoll mit NMES-RT vor FES-LEC. Wir stellen die Hypothese auf, dass Muskeln bedingt für 12 Wochen vor dem Radfahren in der Lage werden, mehr Energie zu erzeugen Zyklus gegen einen höheren Widerstand und führen größere Anpassung bei Personen mit Sci.

Introduction

Schätzungen zufolge rund 282.000 Personen in den USA derzeit mit Rückenmark Verletzungen (SCI)1 Leben. Im Durchschnitt gibt es etwa 17.000 neue Fälle pro Jahr, hauptsächlich verursacht durch Kraftfahrzeug Abstürze, Gewalt-und sportliche Aktivitäten-1. SCI führt zu teilweise oder vollständige Unterbrechung der neuronale Übertragung über und unterhalb der Verletzung2, sub-lesional/sensorischen oder motorischen Verlust. Nach einer Verletzung ist die Aktivität des skelettartigen Muskels unterhalb der Verletzung stark reduziert, führt zu einem raschen Rückgang der Muskelmasse und damit einhergehende Infiltration ektopische Fettgewebe oder intramuskuläre Fett (IWF). Studien haben gezeigt, dass Skelettmuskel der unteren Extremität signifikante Atrophie in den ersten Wochen der Verletzung, über das Ende des ersten Jahres3,4erlebt. Als 6 Wochen nach der Verletzung, Personen mit erfahrenen komplette SCI ein 18-46 % Rückgang der sub-lesional Muskel-Größe, Alter und Gewicht abgestimmt abled-bodied Kontrollen verglichen. Von 24 Wochen nach der Verletzung könnte die Skelettmuskulatur Querschnittsfläche (CSA) so niedrig wie 30 bis 50 %3. Gorgey und Dudley zeigten, dass Skelettmuskeln verkümmern um 43 % der ursprünglichen Größe 4,5 Monate nach der Verletzung und notierte eine dreimal größerer Menge des IWF bei Personen mit unvollständigen SCI gegenüber Behinderten-bodied4steuert weiterhin. Verlust der stoffwechselaktive Muskelmasse führt zu einer Reduzierung in den Grundumsatz (BMR)2,6, welche Konten für ∼65 – 70 % der täglichen Energie Gesamtausgaben; solche Kürzungen im BMR können zu einer schädlichen Energie-Ungleichgewicht führen und zunehmende Adipositas nach Verletzungen2,7,8,9,10,18. Erhöhte Adipositas wurde in Verbindung mit der Entwicklung von sekundären Erkrankungen einschließlich Bluthochdruck, Typ II Diabetes Mellitus (T2DM) und Herz-Kreislauf-Krankheit2,10,11, 12 , 13 , 14 , 15 , 16 , 17 , 18. Darüber hinaus können Personen mit SCI leiden an Unterernährung und Vertrauen auf eine fettreiche Ernährung. Diätetische Fettzufuhr kann entfallen 29 bis 34 % der Fettmasse bei Personen mit SCI, die wahrscheinlich ein Faktor erklärt zunehmende Adipositas und der steigenden Prävalenz von Übergewicht innerhalb der SCI Bevölkerung12,13.

Neuromuskuläre elektrische Stimulation hervorgerufen Krafttraining (NMES-RT) wurde entwickelt, um die Hypertrophie der gelähmten Skelettmuskulatur19,20,21,22,23induzieren, 24. Folgenden zwölf Wochen zweimal wöchentlich NMES-RT, skelettartiger Muskel CSA des gesamten Oberschenkel, Knie Beinstrecker und Knie Flexor Muskelgruppen stieg um 28 %, 35 % und 16 %, bzw.22. Dudley Et Al. zeigte, dass 8 Wochen zweimal wöchentlich der NMES-RT restauriert Knie Beinstrecker Muskel-Größe auf 75 % der Originalgröße bei sechs Wochen nach der Verletzung19. Darüber hinaus Mahoney Et Al. verwendet das gleiche Protokoll und eine 35 % und 39 % Anstieg rechts und links Rectus Femoris Muskeln nach 12 Wochen NMES-RT-20.

Funktionelle elektrische Stimulation-untere Extremitäten Radfahren (FES-LEC) ist eine verbreitete Reha-Technik verwendet, um die untere Extremität Muskelgruppen nach SCI25,26ausüben. Im Gegensatz zu NMES-RT, FES-LEC stützt sich auf Anregung von 6 Muskelgruppen, was zu erhöhten Hypertrophie führen kann und Verbesserungen in den kardiometabolischen Profil10,25,26,27, 28. Dolbow Et Al. gefunden Sie diese Ganzkörper schlanke Masse stieg um 18,5 % nach FES-LEC im Einzelfall mit SCI2756 Monaten. Nach zwölf Monaten dreimal wöchentlich FES-LEC, eine 60-jährige Frau mit Querschnittslähmung erfahrenen lehnen eine 7,7 % Steigerung im gesamten Körper Masse und eine 4,1 % Zunahme Bein lehnen Masse28. Routinemäßigen Einsatz von funktionellen Elektrostimulation (FES) ist Verbesserung der Risikofaktoren des kardiometabolischen Bedingungen nach SCI10,25,26zugeordnet.

Ideale Kandidaten für die elektrische Stimulation Ausbildung werden entweder motor kompletten oder unvollständigen Verletzungen mit intakten peripheren motorischen Neuronen und begrenzte untere Extremität Gefühl haben. Die aktuellen Manuskript beschreibt einen kombinierten Ansatz mit NMES-RT und FES-LEC zur Verbesserung der Ergebnisse der Elektrostimulation Ausbildung bei Personen mit chronischen Sci. Der Prozess der NMES-RT mit Gewichten Knöchel werden skizziert, wobei wichtige Schritte innerhalb des Protokolls und der Gesamtnutzen die Intervention bietet für Personen mit chronischen Sci. Das zweite Ziel ist, den Prozess der FES-LEC entwickelt, um den allgemeinen kardiometabolischen Effekt der Intervention zu maximieren zu beschreiben. Bisherigen Arbeit hat unser rationales bestätigt, dass eine kombinierte Ausbildung Protokoll mehr Ergebnisse nach 24 Wochen der Elektrostimulation Ausbildung20,21,22,23,24 hervorrufen kann ,25,26,31,32,33,34,35,36.

Protocol

Das Trainingsprotokoll beschrieben in diesem Manuskript ist mit clinicaltrials.gov Identifier (NCT01652040) registriert. Das Trainingsprogramm beinhaltet NMES-RT mit Fussblei und FES-LEC. Alle notwendige Ausrüstung ist in Tabelle 2aufgelistet. Das Studienprotokoll und Einverständniserklärung wurden überprüft und genehmigt von der Richmond VAMC institutionelle Review Board (IRB) und Virginia Commonwealth University (VCU) IRB. Alle Abläufe wurden erklärt im Detail, jeder Teilnehmer vor Beginn der St…

Representative Results

Fussblei erhöht schrittweise für 22 Teilnehmer, über 16 Wochen NMES-RT (Abb. 6a). Die durchschnittliche Gewichte gehoben von den Teilnehmern war 19,6 ± 6,5 Pfund (rechtes Bein) und 20 ± 6 lbs (linkes Bein) [8-24 lb.]. Aktuelle Amplitude schwankte während des Versuches für rechten und linken Beine (Abb. 6 b). Weiterentwicklung des Individuums mit Motor, die komple…

Discussion

Die aktuelle Studie zeigte zwei verschiedene Paradigmen der elektrischen Stimulation. Ein Paradigma konzentriert sich auf die Implementierung von progressive laden an den trainierten Muskel Hypertrophie der Skelettmuskulatur hervorrufen und die andere Paradigma richtet sich vor allem zur Verbesserung der Herz-Kreislauf-metabolische Leistung über die Verbesserung der aeroben Kapazität. Die Studie gewährleistet, beide Paradigmen zu vergleichen und die vor- und Nachteile der einzelnen hervorheben.

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Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Wir möchten die Teilnehmern bedanken, die die Zeit und Mühe zur Teilnahme an der vorangegangenen Studies gewidmet. Wir möchte Jäger Holmes McGuire Research Institute und Spinal Cord Injury Leistungen und Störungen danken für die Bereitstellung der Umgebung, um menschliche klinische Studien durchzuführen. Ashraf S. Gorgey wird derzeit vom Department of Veteran Affairs, Veteran Health Administration, Rehabilitation Research und Development Service (B7867-W) und DoD-CDRMP (W81XWH-14-SCIRP-CTA) unterstützt.

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.
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Gorgey, A. S., Khalil, R. E., Lester, R. M., Dudley, G. A., Gater, D. R. Paradigms of Lower Extremity Electrical Stimulation Training After Spinal Cord Injury. J. Vis. Exp. (132), e57000, doi:10.3791/57000 (2018).
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