Quantifizierung der Beiträge von Armen und Beinen während wiederholter elektrisch unterstützter Sitzübungen bei Querschnittgelähmten: Eine Pilotstudie
Summary
Der Beitrag der Arme beim Sit-To-Stand (SitTS) wird durch den Muskelzustand der Beine bestimmt. Bei den Bemühungen, vollständige SitTS-Zyklen zu erreichen, wurden mehrere kompensierende Strategien entdeckt. Diese Ergebnisse triangulieren die biomechanischen Messungen der Querschnittlähmungspersonen mit ihrem subjektiven Belastungsgefühl beider Gliedmaßen während der SitTS-Ansätze.
Abstract
Die Durchführung von Sit-to-Stand (SitTS) bei Patienten mit inkompletter Rückenmarksverletzung (SCI) umfasst die motorische Funktion sowohl der oberen als auch der unteren Extremitäten. Insbesondere die Verwendung von Armstützen ist ein wichtiger unterstützender Faktor bei der Ausführung von SitTS-Bewegungen in Querschnittgelähmten. Darüber hinaus ist die Anwendung der funktionellen Elektrostimulation (FES) auf Quadrizeps- und Gluteus-Maximus-Muskeln eine der vorgeschriebenen Behandlungen für unvollständige Querschnittlähmung, um die Muskelaktivität für einfache Bewegungen der unteren Extremitäten zu verbessern. Der relative Beitrag der oberen und unteren Extremitäten während der SitTS wurde jedoch nicht gründlich untersucht. Zwei motorisch inkomplette Querschnittgelähmte führten wiederholte SitTS-to-Fatigue-Übungsherausforderungen durch. Ihre Leistung wurde als Mixed-Method-Fall-Kontroll-Studie untersucht, in der SitTS mit und ohne Unterstützung von FES verglichen wurde. Drei Sätze von SitTS-Tests wurden mit einer 5-minütigen Ruhezeit zwischen den Sätzen abgeschlossen, wobei Mechanomyographie-Sensoren (MMG) bilateral über den Rectus femoris-Muskeln angebracht wurden. Die Übung war in 2 Sitzungen unterteilt; Tag 1 für freiwillige SitTS und Tag 2 für FES-unterstützte SitTS. Nach jeder Sitzung wurden Fragebögen durchgeführt, um den Input der Teilnehmer zu ihrer sich wiederholenden SitTS-Erfahrung zu sammeln. Die Analyse bestätigte, dass ein SitTS-Zyklus in drei Phasen unterteilt werden kann; Phase 1 (Vorbereitung auf das Stehen), Phase 2 (Seat-off) und Phase 3 (Beginn der Hüftstreckung), die zu 23 % ± 7 %, 16 % ± 4 % bzw. 61 % ± 6 % des SitTS-Zyklus beitrugen. Der Beitrag von Armen und Beinen während der SitTS-Bewegung variierte bei verschiedenen Teilnehmern basierend auf dem Muskelgrad des Medical Research Council (MRC) ihrer Beine. Insbesondere die aufgewendeten Armkräfte beginnen deutlich zu steigen, wenn die Beinkräfte im Stehen nachlassen. Dieser Befund wird durch das signifikant reduzierte MMG-Signal unterstützt, das auf die Ermüdung der Beinmuskulatur und ihr berichtetes Müdigkeitsgefühl hinweist.
Introduction
Sit-To-Stand (SitTS) ist eine bedeutende Bewegung in der täglichen Lebensaktivität eines Menschen (ADL). Es ist auch eine Voraussetzung für grundlegende funktionelle Aktivitäten wie Stehen, Übertragen und Gehen. Für Patienten mit inkompletter Rückenmarksverletzung (SCI), insbesondere Querschnittgelähmten, ist SitTS-Bewegung eine entscheidende Aktivität für ihre funktionelle Unabhängigkeit 1,2. Diese Übung ist für das Unabhängigkeitstraining unerlässlich, das letztendlich dazu beiträgt, die Lebensqualität der Querschnittgelähmten zu verbessern. Um eine ausreichende und adäquate SitTS-Übung durchzuführen, sollte das Wissen über ihre Biomechanik und Muskelaktivität während des Trainings messbar sein.
In einem klinischen Rehabilitationsprogramm haben Querschnittgelähmte Patienten mit der Impairment Scale der American Spinal Cord Injury Association (ASIA), AIS C, einen besseren Fortschritt und eine bessere Chance, ihre motorische Funktion wiederzuerlangen, als Patienten mit Grad AIS B, die vollständige motorische Defizite haben. Die SitTS-Leistung spielt bei einem Rückenmarkspatienten eine wichtige Rolle, um seine motorische Funktionalität während des Genesungsprozesses anzuzeigen3. Rückenmarks-AIS-C-Patienten benötigen jedoch sowohl Unterstützung durch die oberen als auch durch die unteren Extremitäten, um eine erfolgreiche Reihe wiederholter SitTS-Bewegungen zu erreichen. Die Stütze der oberen Gliedmaßen spielt eine wichtige Rolle bei der Entlastung der Knie und sorgt gleichzeitig für ausreichende Hebekräfte und die Gewährleistung des Körpergleichgewichts während der Übung4.
Der Zweck dieser Studie ist es, die biomechanischen Beiträge von Armen und Beinen während repetitiver SitTS bei unvollständigen Querschnittlähmungsindividuen zu beschreiben. Diese Studie positioniert die biomechanische Analyse in Bezug auf das subjektive Empfinden der Teilnehmer für ihre Arme und Beine, ihre Muskelleistung und das Gefühl von “Anstrengung und Müdigkeit” während der gesamten SitTS-Übung.
Viele frühere SitTS-Studien konzentrierten sich nur auf die Untersuchung der kinematischen und kinetischen Aspekte der Aktivität 4,5,6,7. In einem breiteren Kontext des SitTS-Trainings könnte die Entwicklung dieser Methode, die den instrumentierten Stehrahmen (SF) und die Kraftmessplattenanalyse umfasst, die Forscher dazu veranlassen, sowohl den Beitrag der oberen als auch der unteren Gliedmaßen anderer Bevölkerungsgruppen wie Schlaganfall, ältere Menschen und Patienten mit Arthrose zu bewerten 8,9,10. Eine frühere Studie von Zoulias et al., instrumentierte kundenspezifische Hardware und Software von SF, präsentierte ein großes Rahmendesign11. Diese Methode kann schwierig zu replizieren sein. Daher hob diese SitTS-Studie ein tragbares instrumentiertes SF hervor, das von anderen Forschern mit einem bestehenden Bewegungsanalyse-Laboraufbau übernommen werden kann.
Protocol
Representative Results
Discussion
Die aktuelle Studie zeigte einen Beitrag des Körpergewichts bei Querschnittgelähmten während des SitTS-Trainings. In dieser Studie wurde SF als wesentliches Hilfsmittel für Querschnittgelähmte vorgestellt, um einen erfolgreichen SitTS-Zyklus zu absolvieren. Darüber hinaus wurde eine instrumentierte SF entwickelt, um sicherzustellen, dass auch die Rüstungskraft bewertet werden kann28. Die Anwendung von MMG wurde in die Studie aufgenommen, um den erstklassigen SitTS-Muskel zu beobachten, der …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Die Autoren würdigen und schätzen alle SCI-Freiwilligen, die an dieser Studie teilgenommen haben. Diese Forschung wurde vom Ministerium für Hochschulbildung, Malaysia, und der Universität von Malaya durch das Fundamental Research Grant Scheme (FRGS) Grant No. RP002-2020; FRGS/1/2020/SKK0/UM/02/1.
Materials
| Customade chair | A customade chair was built to following to the force plate's dimension. | ||
| FES RehaStim 2 | Hasomed | A device that can stimulate electrical current towards the muscle. | |
| FlexiForce A201 | Tekscan, Inc., USA | Force ranges: 0-100 lbs. (440 N) | Force sensors is used to capture arms force at standing frame. |
| Foldable standing frame | Height: 70.0 cm – 90.0 cm. | A walking frame that was bought from local medical company. | |
| Motion Analysis | Vicon Oxford, UK | A system that records kinematic and kinetics of the activity. | |
| Serial port terminal application | CoolTerm | version 1.4.6; Roger Meier's | An application to record the force sensor data. |
| Vibromyography software | BIOPAC System Inc., USA | AcqKnowledge 4.3.1 | A software to record and strore raw MMG data. It also function for offline analyses. |
| VMG transducers and BIOPAC Vibromyography system | BIOPAC System Inc., USA | BP150 and HLT100C | A device to measure muscle activity. |
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