Quantificazione dei contributi di braccia e gambe durante l'esercizio ripetitivo da seduto a in piedi assistito elettricamente nei paraplegici: uno studio pilota
Summary
Il contributo delle braccia nel Sit-To-Stand (SitTS) è determinato dalla condizione muscolare delle gambe. Diverse strategie di compensazione sono state scoperte nel tentativo di ottenere cicli SitTS completi. Questi risultati triangolano le misure biomeccaniche delle persone con lesione midollare (SCI) con la loro sensazione soggettiva di carico sopportato da entrambi gli arti durante gli approcci SitTS.
Abstract
L’esecuzione di Sit-to-Stand (SitTS) nei pazienti con lesione incompleta del midollo spinale (SCI) coinvolge la funzione motoria sia negli arti superiori che in quelli inferiori. L’uso del supporto per le braccia, in particolare, è un fattore di assistenza significativo durante l’esecuzione del movimento SitTS nella popolazione con lesione midollare. Inoltre, l’applicazione della stimolazione elettrica funzionale (FES) sui muscoli quadricipite e grande gluteo è una delle procedure prescritte per la lesione midollare incompleta per migliorare l’azione muscolare per i semplici movimenti degli arti inferiori. Tuttavia, il contributo relativo degli arti superiori e inferiori durante la SitTS non è stato studiato a fondo. Due paraplegici con lesione midollare incompleta del motore hanno eseguito ripetuti SitTS alla sfida dell’esercizio di fatica. Le loro prestazioni sono state studiate come uno studio caso-controllo con metodo misto che ha confrontato SitTS con e senza l’assistenza di FES. Sono state completate tre serie di test SitTS con un periodo di riposo di 5 minuti distribuito tra le serie, con sensori meccanomiografici (MMG) attaccati bilateralmente sui muscoli retto femorale. L’esercizio è stato suddiviso in 2 sessioni; Giorno 1 per il SitTS volontario e Giorno 2 per il SitTS assistito da FES. I questionari sono stati condotti dopo ogni sessione per raccogliere i suggerimenti dei partecipanti sulla loro esperienza ripetitiva di SitTS. L’analisi ha confermato che un ciclo SitTS può essere suddiviso in tre fasi; Fase 1 (Preparazione alla posizione eretta), Fase 2 (Seduta) e Fase 3 (Inizio dell’estensione dell’anca), che hanno contribuito rispettivamente al 23% ± 7%, al 16% ± 4% e al 61% ± 6% del ciclo SitTS. Il contributo di braccia e gambe durante il movimento SitTS variava nei diversi partecipanti in base al grado muscolare del Medical Research Council (MRC) delle loro gambe. In particolare, le forze applicate sulle braccia iniziano ad aumentare chiaramente quando le forze sulle gambe iniziano a diminuire durante la posizione eretta. Questa scoperta è supportata dal segnale MMG significativamente ridotto che indica l’affaticamento dei muscoli delle gambe e la sensazione di stanchezza riportata.
Introduction
Sit-To-Stand (SitTS) è un movimento significativo nell’attività di vita quotidiana di un essere umano (ADL). È anche un prerequisito per le attività funzionali di base come stare in piedi, trasferirsi e camminare. Per i pazienti con lesione midollare incompleta (SCI), in particolare i paraplegici, l’esercizio SitTS è un’attività cruciale per la loro indipendenza funzionale 1,2. Questo esercizio è essenziale per l’allenamento all’indipendenza, che alla fine aiuta la popolazione con lesione midollare a migliorare la propria qualità di vita. Al fine di eseguire un esercizio SitTS sufficiente e adeguato, le conoscenze relative alla loro biomeccanica e attività muscolare dovrebbero essere misurabili in modo fattibile durante l’allenamento.
In un programma di riabilitazione clinica, i pazienti con lesione midollare con scala di compromissione di grado AIS C dell’American Spinal Cord Injury Association (ASIA) hanno una migliore progressione e possibilità di recuperare la loro funzione motoria rispetto a quelli con AIS B di grado, che ha deficit motori completi. Le prestazioni SitTS svolgono un ruolo importante in un paziente con lesione midollare per indicare la sua funzionalità motoria durante il processo di recupero3. Tuttavia, i pazienti con lesione midollare AIS C richiedono sia il supporto degli arti superiori che di quelli inferiori per ottenere una serie di ripetuti movimenti SitTS. Il supporto dell’arto superiore svolge un ruolo importante nello scarico delle ginocchia, fornendo al contempo forze di sollevamento adeguate e assicurando l’equilibrio del corpo durante l’esercizio4.
Lo scopo di questo studio è quello di descrivere i contributi biomeccanici di braccia e gambe durante la SitTS ripetitiva in individui con lesione midollare incompleta. Questo studio posiziona l’analisi biomeccanica in relazione al senso soggettivo dei partecipanti delle loro braccia e gambe, alle prestazioni muscolari e alle sensazioni di “sforzo e stanchezza” durante l’esercizio SitTS.
Molti studi precedenti di SitTS si sono concentrati solo sullo studio degli aspetti cinematici e cinetici dell’attività 4,5,6,7. In un contesto più ampio di formazione SitTS, lo sviluppo di questo metodo, che include l’analisi strumentata del telaio in piedi (SF) e della piastra di forza, potrebbe portare i ricercatori a valutare il contributo sia dell’arto superiore che di quello inferiore di altre popolazioni come ictus, anziani e pazienti con osteoartrite 8,9,10. Un precedente studio di Zoulias et al., hardware e software strumentati su misura di SF presentava un design di telaio di grandi dimensioni11. Questo metodo può essere difficile da replicare. Quindi questo studio SitTS ha evidenziato una SF strumentata portatile che può essere adottata da altri ricercatori con una configurazione di laboratorio di analisi del movimento esistente.
Protocol
Representative Results
Discussion
L’attuale studio ha dimostrato un contributo del peso corporeo negli individui con lesione midollare durante l’esercizio SitTS. Questo studio ha presentato la SF come un dispositivo di assistenza essenziale per i paraplegici per eseguire con successo un ciclo SitTS. Inoltre, è stato sviluppato un SF strumentato per garantire che anche la forza armata possa essere valutata28. L’applicazione di MMG è stata aggiunta nello studio per osservare il muscolo SitTS primario che aiuta i ricercatori a comp…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Gli autori riconoscono e apprezzano tutti i volontari della lesione midollare che hanno partecipato a questo studio. Questa ricerca è stata sostenuta dal Ministero dell’Istruzione Superiore, Malesia, e dall’Università della Malesia attraverso il Fundamental Research Grant Scheme (FRGS) Grant No. FP002-2020; 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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