私たちは、運動試験中のMartina LienertとFabienne Schaufelbergerの援助と、彼の科学的アドバイスのためにPD Claudio Perret博士から感謝しています。

研究は地方倫理委員会（Ethikkommission Nordwest- und Zentralschweiz、スイス、バーゼル）によって承認され、研究開始前に書面による同意が得られた。 1.試験準備と参加者指導<ol><li> アームクランクエルゴメーター <ol><li>ソフトウェアを開く前に、回転速度に依存するアームクランクエルゴメーターの電源を入れます。 </li><li> 3分、オールアウト・エルゴメーター・テストのテスト・プロトコルを選択します。 <ol><li> 120秒のウォームアップ、180秒の試験時間、および720秒の冷却時間を備えた新しいプロトコルを挿入します。このテストプロトコルを選択し、新しい参加者シートを開きます。 </li></ol></li><li>新しいテストごとに、参加者の体重を事前に決定します。 </li><li>有能な身体対麻痺者の場合、相対トルク係数を0.2に設定する（ 例えば、相対トルク係数が0.2、トルクが2の100kg参加者の場合0 Nm結果） 12 。 <ol><li>脊髄損傷の病変レベルに応じて、四肢麻痺者にはより低いトルク係数を適用する;関連する参加者のための最適な相対的なトルク係数を決定するためには、2つ以上の馴染み試験が必要である。 </li><li>習熟試験からデータを印刷した後にピークが現れない場合、または参加者が3分間全体をクランクできなかった場合は、トルク係数。参加者に各試行の間に少なくとも2日間の休息を与える。 </li></ol></li></ol></li><li> エクササイズテストの設定 <ol><li>アームクランクの高さを調整し、次のテストセッションで同じテスト設定を複製するように記録します。アームクランクエルゴメーターと参加者との距離を調整して記録する。 <ol><li>高さを決定するには、distaを測定する床とクランクの固定との間の距離である。クランクと参加者の距離を記録するには、壁と椅子固定の間の距離を測定し記録します。アームのクランク軸を肩関節に水平な高さに調整します。 </li></ol></li><li>壁の固定と椅子の間の距離、またはエルゴメータと椅子の固定の間の距離を記録する。参加者がa）有能な、b）対麻痺、c）四肢麻痺のいずれかに応じて、椅子の設定を調整する。 <ol><li>参加者が能力がある場合は、参加者を代理店が提供する椅子に座らせる。 </li><li>参加者が対麻痺で、自分の車椅子に座る必要がある場合は、アームクランクエルゴメーターに車椅子を固定する固定セットを使用します。参加者が自分の車椅子を必要としない場合は、参加者を代理店が提供する椅子に座らせてください。 </li><li>参加者が四肢麻痺である場合、上半身をペダルに手を固定する可能性があります。上体を固定するには、留め金具付きストラップを使用してください。手固定のために、四肢麻痺患者のリストバンドを使用する。 </li></ol></li></ol></li><li> 追加測定 <ol><li>乳酸分析計を使用する前に、乳酸塩システムの溶液が再充填されていることを確認してください。 6ヶ月ごとに新しいチップセンサーを挿入してください。品質管理溶液（12mM）を毎日、3mM品質管理溶液を2週間ごとに使用してください。 <ol><li>毎朝 &quot;STD 1&quot;スロットに12 mMの品質管理溶液を入れてください。 </li><li>品質をさらに向上させるには、ギャップ「1」および「2」に3 mM品質管理溶液を加え、2週間ごとに「開始」を押すことによって測定を実行します。測定は、2.96〜3.10mMの範囲になるはずである。 </li></ol></li><li>前もって全血の乳酸塩濃度を測定するには、3分、全アウトアームクランクエルゴメーター試験を行い、ベースラインの乳酸塩濃度を得る。消毒剤で耳たぶを消毒してから、耳たぶから血液サンプルを抜き取り、10μLキャピラリを使用します。ランセットを使用して全血サンプルを採取する。 <ol><li>毛細血管が完全に血液で満たされたら、それを溶血カップに入れます。 注：これらのカップは市販されており、溶血液があらかじめ充填されています。乳酸分析計のトレイに血液を入れる前に、血液が完全に混合されるまで溶液を振盪する。 </li><li>乳酸塩濃度を分析する前に較正を実行する。品質管理用カップを乳酸分析計に入れます（ステップ1.3.1.1を参照）。較正の結果、12 mMの乳酸塩濃度が得られることを確認する。それ以外の場合は、チップセンサーを交換してください。 </li><li>最初に採取されたサンプルの番号が「1」から始まる番号の付いたスロットにサンプルを置きます。 注：較正が完了した後、サンプルはmeasチップセンサーシステムによって自動的に制御されます。 </li></ol></li><li>心拍数を決定するには、参加者の胸の周りに心拍ベルトを置き、心拍モニターをアームクランクエルゴメーターに固定します。モニタの赤いスタートボタンを押して測定を開始します。腕時計に心拍数が表示されていない場合は、鼓動ベルトを水で濡らして心拍数を記録してください。 </li><li>ウォームアップ中および3分間の全アウトテスト中に酸素消費量を測定するには、試験前に代謝カートを較正する。テストの直前およびマスクを貼る前に、自動的にボリュームとガスの自動校正を実行してください。 <ol><li>ソフトウェアで自動音量較正を開き、開始ボタンを押します。エラーが画面上で3％以下になった場合は結果を保存します。 </li><li>ソフトウェアでガス校正を開き、校正ガスを開き、自動校正から始めます。 注記：校正ガスは5％CO 2 、16％のO 2 、および79％のN 2を含む 。キャリブレーションの終了時に8つの緑色のボタンが画面に表示されると、キャリブレーションは成功し、結果を保存することができます。ガスが漏れないようにガスボンベを閉じます。 </li><li>参加者の実際の体重がコンピュータプログラムに挿入されていることを確認します。参加者がコンピュータ上の検索エンジンによって選択された後、ソフトウェアで「エルゴスピロメトリー」を選択し、スタートボタンを押して室内の空気濃度を測定することから始めます。 </li><li>このキャリブレーションを実行するには、スパイロメーターからセンサーを取り出し、開始ボタンを押します。コンピュータに「ok」と表示されたら、キャリブレーションが終了します。 </li><li>その間、較正中に、酸素マスクを参加者に置く。 </li><li>室内の空気濃度の測定が終了し、プログラムが測定可能な状態になると、センサーを肺活量計に戻します。その後、肺活量計全体を空洞に入れてください。fマスク。酸素消費量を測定する準備が整いました。 </li><li>さらに、アームクランク運動中に干渉しないように、スパイロメーターのホースをどこかに（ 例えば、肩に粘着テープで）固定する。 </li></ol></li></ol></li></ol> 2.運動プロトコルの実行<ol><li> 準備し始める <ol><li>ウォーミングアップを開始する1分前に、参加者が動いたり話したりせずにアームクランクエルゴメーターに座ったときに、安静時の酸素消費量を測定し始める。ソフトウェアプログラムのスタートボタンを押します。 </li><li>同時に、赤いボタンを押して心拍数の測定を開始します。ウォームアップ中、および試験中および試験後に心拍数を測定する。 </li><li>テストの開始前に20Wで2分間にわたって標準化されたウォームアップを実行します。ウォーミングアップの最後の30秒間に、ケイデンスを60 rpmで一定に保つ。 30秒のウォーミングアップの最後の10秒をカウントダウンします。 </li></ol&gt; </li><li> 3分オールアウトエクササイズテスト <ol><li>カウントダウンが終わったら、「go」と叫んで明瞭な開始信号を与えてください。開始信号が与えられた後、参加者を加速させる。 </li><li>参加者に、試験の開始時にアームクランクエルゴメーターを可能な最大速度まで加速させるよう指示する。全テスト中に最大限のスピードでケイデンスを維持してください。標準化の理由から、テスト中に参加者を奨励しないでください。 </li><li> 30秒ごとの継続時間に関する情報を提供する。試験を3分後に終了する。 </li></ol></li><li> クールダウンとポスト分析 <ol><li> 3分の全量試験を終了した後、必要に応じて乳酸最終濃度を測定し、その後、次の10分間2分ごとに測定する。試験前に使用したのと同じ採血のために同じ穿刺部位を再使用する。 </li><li>これらの3を終えた後、酸素消費の測定を停止する<html>停止ボタンを押してください。酸素マスクを取り外します。コンピュータに酸素消費の測定値を保存するには、終了ボタンを押し、ソフトウェアがデータ保存を要求するときに「はい」をクリックします。 注記：データはソフトウェアプログラムに保存され、後で簡単にCSVファイルに変換できます。 </li><li>データをエクスポートするには、「エクスポート」ボタンを押して、後で分析できるようにファイルをCSVファイルに変換します。すべての血液サンプルが耳たぶから引き出された後、心拍モニタの左側にある停止ボタンを押して、心拍数測定を停止します。 </li></ol></li></ol>データ分析と結果の解釈<ol><li> パフォーマンスパラメータ <ol><li>このパフォーマンステストを終了した後、いくつかの異なるパラメータを分析します。 まず、テストを保存してスプレッドシートにエクスポートします。 </li><li>平均パワーを計算する（P mean =_upload / 55485 / 55485eq1.jpg &quot;/&gt; <img alt="式" src="/files/ftp_upload/55485/55485eq2.jpg" /> 3分以上、ピーク電力、およびこれら3分間の最小電力12 。 注：ピーク電力（P ピーク ）は3分間の最大電力です。パワーは0.2秒の間隔で測定されます。ピーク電力は最高であり、最低電力（P min ）は最低単一電力測定値です。 </li><li>ピークパワーから最終パワーまでの1秒あたりのパワー低下としての疲労指数を計算する（（P peak [W] -P min [W] / t min [s] -t peak [s]））。 </li><li> 1秒ごとに行われる仕事（仕事[J] =抵抗[kg] *回転数/フライホイール距離[m] *時間[分]）を加えることによって、3分全体の合計仕事を計算します。 </li><li>開始からピーク電力までの時間を計算します（ピーク出力までの時間= t peak [s]）。さらに、相対ピーク（相対P pe絶対値を参加者の体重で割ることにより平均パワー（相対P mean = P mean / kg体重）を算出する。 </li><li> 3分間のオールアウトテストを30秒間に分けて、これらの3分間のペーシング戦略と疲労をチェックします。 30秒ごとのセグメントの平均パワーを計算する（P mean = <img alt="式" src="/files/ftp_upload/55485/55485eq3.jpg" /><img alt="式" src="/files/ftp_upload/55485/55485eq4.jpg" /> 。 </li></ol></li><li> その他の測定 <ol><li>すべての血液サンプルを血液乳酸分析計の番号付きスロットに入れ、「分析」を押すと測定が自動的に実行されます。後で分析するために血液の乳酸塩濃度を印刷し、プリンタの電源を入れます。 </li><li>製造元の赤外線デバイスを使用して、心拍数の測定値をコンピュータに送信します。心拍モニタのソフトウェアを開き、心臓からデータをインポートするソフトウェアを監視してください。データをローカルに保存し、必要に応じて後で分析するためにスプレッドシートにエクスポートします（セグメント分析など）。 </li><li> 3分間の開始時と3分間の最後にマーカーを設定し、このセグメントの平均、最大および最小心拍数を自動的に計算することができます。 注：心拍数はソフトウェアによって5秒間隔で自動的に平均化されます。 </li><li>酸素消費のためのデータをcsvファイルにエクスポートし（ステップ2.3）、分析のためにスプレッドシートで開きます。安静時の平均酸素消費量を計算する：（VO 2_rest = <img alt="式" src="/files/ftp_upload/55485/55485eq5.jpg" /><img alt="式" src="/files/ftp_upload/55485/55485eq6.jpg" /> 3分間（VO 2_180s = <img alt="式" src="/files/ftp_upload/55485/55485eq1.jpg" /><img alt="式" src="/files/ftp_upload/55485/55485eq7.jpg" /> 、ならびにピーク酸素消費量、および酸素消費量を示しています。（VO 2_30s = <img alt="式" src="/files/ftp_upload/55485/55485eq3.jpg" /><img alt="式" src="/files/ftp_upload/55485/55485eq8.jpg" /> 。 注記：酸素消費量のデータは呼吸ごとに測定され、1セグメントにつき15秒間自動的に平均化されます。ピーク酸素消費量は、3分間の運動試験中、15秒間隔で最高値である。 </li></ol></li><li> 統計 <ol><li> Shapiro-Wilk検定、QQ-プロット、Kolmogorov Smirnov検定を使用して、データの正規分布を調べます。データが正常に分布している場合は、平均と標準偏差（SD）として提示します。 </li><li>クラス内相関係数（ICC; 3,1モデル）を用いて試験 - 再試験信頼性を分析する15 。 </li><li>測定の標準誤差（SEM）、係数ICC16の変動（CV）、最小実差（SRD）、および95％信頼区間を含む。 注：ICCはMunroの分類17に従って解釈されるべきである：0.26から0.49は低い相関を反映する。 0.50〜0.69は中程度の相関を反映する。 0.70〜0.89は高い相関を反映する。 0.90〜1.0は非常に高い相関を示す。絶対的な信頼性は、SRD、CV、およびSEMとして提示されるべきであり、相対的な信頼性は、ICC 16,18の形式でなければならない。 </li><li>ペアになったt検定を使用して、2つのテストセッション間の重要な変更を分析します。両方のテストセッションのデータセットの一致を表示するには、Bland-Altman 19プロットを使用します。統計的ソフトウェアを使用してデータ分析を実行する。統計的有意水準を0.05に設定する。 </li></ol></li></ol>

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著者は何も開示することはない。

数ヶ月または数年間のトレーニングで運動能力を追跡するには、脊髄損傷を受けたアスリートの運動テストが不可欠です。腕のクランクエルゴメーターで短期間で、高強度の運動能力をチェックするための運動テストは、ほんのわずかです。この方法では、サイクリング5およびローイング7の信頼性について既に検査された運動テストが、アームクランク?...

1、2、3、4、5のトレーニング期間中、エリート選手の運動能力の上昇を正確に判断するいくつかの運動テストがあります。これらの試験の1つは、ブレーキングされたサイクリングエルゴメーター3,4,5,6で信頼性の高い3分間のオールアウト運動テストです。このテストはクリティカルパワーを決定するために使用されましたが、運動選手のテストや7,8,9のリサーチにも適用されました。この試験は、ローイング7およびサイクリング3,5のような下肢の機能に主に用いられたので、同様のt上半身のエクササイズが必要でした。主に上半身を使用するスポーツ分野は、下半身筋肉の障害を有するアスリートまたは個人（ 例えば、切断または脊髄損傷による四肢の障害）に加えて、そのような新しい検査プロトコールのための可能な受益者であり得る。したがって、アームクランクエルゴメーターのテストプロトコルは、さまざまなスポーツ分野のさまざまな選手の上半身の運動能力を簡単にテストするのに適したツールです。 非常によく似た30秒のウィンゲートアームクランクエルゴメーター試験10,11の存在は、3分間のオールアウトアームクランクエルゴメーター試験のプロトコールの開発を助けた。その持続時間は、1,500mの車いすレースと非常に似ています。したがって、3分、全アウトアームクランクエルゴメーター試験のこの新しい試験プロトコールは、その試験 - 再試験の信頼性について試験された12 。全体として、thiの信頼性テストプロトコールは優れていたので、上半身の運動試験の分野における将来のテストツールとなる可能性があります。それにもかかわらず、特に、脊髄損傷を有する個体を試験する場合、この運動試験の使用は注意を必要とする。したがって、この実験記事の目的は、テストの設定とテスト結果の分析だけでなく、有能な人と脊髄損傷を持つアスリートとのテストの違いを示す詳細なプロトコルを示すことです。

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Angio V2 arm crank ergometer</td>
			<td>Lode BV, Groningen, NL</td>
			<td>N/A</td>
			<td>arm crank ergometer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lode Ergometry Manager Software</td>
			<td>Lode BV, Groningen, NL</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Software</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>10ul end-to-end capillary</td>
			<td>EKF-diagnostics GmbH, Barleben, Germany</td>
			<td>0209-0100-005</td>
			<td>Capillaries</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>haemolysis cup</td>
			<td>EKF-diagnostics GmbH, Barleben, Germany</td>
			<td>0209-0100-006</td>
			<td>hemolysis cup</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>lactate analyzer</td>
			<td>Biosen C line, EKF-diagnostics GmbH</td>
			<td>5213-0051-6200</td>
			<td>lactate analyzer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Heart rate monitor, Polar 610i</td>
			<td>Polar, Kempele, Finland</td>
			<td>P610i</td>
			<td>heart rate monitor</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>metabolic cart, Oxygen Pro</td>
			<td>Jaeger GmbH</td>
			<td>N/A</td>
			<td>metabolic cart</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>oxygen mask, Hans Rudolph</td>
			<td>Hans Rudolph Inc. , USA</td>
			<td>113814</td>
			<td>oxygen mask</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>statistical software, PSAW Software</td>
			<td>SPSS Inc., Chicago USA</td>
			<td>N/A</td>
			<td>statistical software</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>desinfectant, Soft-Zellin</td>
			<td>Hartmann GmbH, Austria</td>
			<td>999979</td>
			<td>desinfectant</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Quality control cup, EasyCon Norm</td>
			<td>EKF-diagnostics GmbH, Barleben, Germany</td>
			<td>0201-005.012P6</td>
			<td>quality control</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Quality control cup 3mmol/L</td>
			<td>EKF-diagnostics GmbH, Barleben, Germany</td>
			<td>5130-6152</td>
			<td>control cup</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Chip sensor lactate analyzer</td>
			<td>EKF-diagnostics GmbH, Barleben, Germany</td>
			<td>5206-3029</td>
			<td>chip sensor</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lactate system solution</td>
			<td>EKF-diagnostics GmbH, Barleben, Germany</td>
			<td>0201-0002-025</td>
			<td>lactate system solution</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>lancet, Mediware Blutlanzetten</td>
			<td>medilab</td>
			<td>54041</td>
			<td>lancet</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Calibration gas,&#160;</td>
			<td>Jaeger GmbH</td>
			<td>36-MC G020</td>
			<td>calibration gas</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>chair provided by distributor (ergoselect)</td>
			<td>ergoline GmbH, Germany</td>
			<td>N/A</td>
			<td>chair provided by distributor</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

experimental protocol of a three-minute, all-out arm crank exercise test in spinal-cord injured and able-bodied individuals

エリート選手の運動能力の変化を試験するためには、信頼できる運動プロトコルが必要です。これらのアスリートのパフォーマンスの改善は小さいかもしれません。したがって、敏感なツールは生理学を行うための基本的なものです。主に下半身または全身運動のためのプロトコールを有する、有能な身体の運動選手の運動能力の検査を可能にする多くの運動試験が存在する。競技者が行っている行動によく似たスポーツ特有の設定で選手をテストする傾向があります。下位身体の障害を有する参加者において、短期間で高強度の運動能力を試験するプロトコールはほんのわずかである。これらのプロトコルのほとんどはスポーツ特有のものであり、広範囲の選手には適用されません。 1つのよく知られている試験プロトコールはサイクリングおよびアームクランク運動試験において十分に確立されている30秒ウィンゲート試験である。この試験では、30秒間の長期間にわたって高強度の運動能力を分析するn。より長期間にわたって運動能力をモニターするために、上体への適用のために異なる方法を修正した。 3分間のオールアウト・アーム・クランク・エルゴメータ・テストにより、1,500mの車いすレース（運動時間の点で）に特化した方法、ローイングやハンド・サイクリングなどの上半身のエクササイズが可能になります。同一の試験条件で信頼性を高めるためには、抵抗（トルク係数）や参加者の位置などの設定を正確に複製することが重要です（クランクの高さ、クランクと参加者、および参加者の固定）。もう一つの重要な問題は、運動テストの開始に関係します。運動テスト開始時のテスト条件を標準化するためには、毎分回転数が固定されている必要があります。このエクササイズプロトコルは、同じテスト条件と設定を再現するための正確な操作の重要性を示しています。

（9人の男性、12人の女性、年齢：34±11歳、体重：69.6±11.1 kg、および身長： 175.5±6.9cm）。 表1は、相対的および絶対的な試験 - 再試験信頼性12の結果を示す。試験と再​​試験との間で比較したピーク出力を図 112に示す 。この試験再試験のためのBland Altmanプロットを図2に 示す 。?...

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Experimental Protocol of a Three-minute, All-out Arm Crank Exercise Test in Spinal-cord Injured and Able-bodied Individuals

我々は、上半身の筋肉の好気性および嫌気性の力を、被験者ならびに対麻痺者および四肢麻痺者において3分間にわたって試験するためのプロトコールを提示する。このプロトコルは、身体障害の有無にかかわらず、上半身の運動に適用する際の具体的な変更を示している。

脊髄損傷および肥満者における3分間の全身アームクランク運動試験の実験プロトコル

Reliable exercise protocols are required to test changes in exercise performance in elite athletes. Performance improvements in these athletes may be ...

experimental-protocol-three-minute-all-out-arm-crank-exercise-test

Research

JoVE Journal

Medicine

9.6K ビュー.  Swiss Paraplegic Center Nottwil. 我々は、上半身の筋肉の好気性および嫌気性の力を、被験者ならびに対麻痺者および四肢麻痺者において3分間にわたって試験するためのプロトコールを提示する。このプロトコルは、身体障害の有無にかかわらず、上半身の運動に適用する際の具体的な変更を示している。 

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Acute and Chronic Tactile Sensory Testing after Spinal Cord Injury in Rats

Spinal cord injury (SCI) impairs sensory systems causing allodynia1-8. To identify cellular and molecular causes of allodynia, sensitive and valid sensory testing in rat SCI models is needed. However, until recently, no single testing approach had been validated for SCI so that standardized methods have not been implemented across labs. Additionally, available testing methods could not be implemented acutely or when severe motor impairments existed, preventing studies of the development of SCI-induced allodynia3. Here we present two validated sensory testing methods using von Frey Hair (VFH) monofilaments which quantify changes in tactile sensory thresholds after SCI4-5. One test is the well-established Up-Down test which demonstrates high sensitivity and specificity across different SCI severities when tested chronically5. The other test is a newly-developed dorsal VFH test that can be applied acutely after SCI when allodynia develops, prior to motor recovery4-5. Each VFH monofilament applies a calibrated force when touched to the skin of the hind paw until it bends. In the up-down method, alternating VFHs of higher or lower forces are used on the plantar L5 dermatome to delineate flexor withdrawal thresholds. Successively higher forces are applied until withdrawal occurs then lower force VFHs are used until withdrawal ceases. The tactile threshold reflects the force required to elicit withdrawal in 50% of the stimuli. For the new test, each VFH is applied to the dorsal L5 dermatome of the paw while the rat is supported by the examiner. The VFH stimulation occurs in ascending order of force until at least 2 of 3 applications at a given force produces paw withdrawal. Tactile sensory threshold is the lowest force to elicit withdrawal 66% of the time. Acclimation, testing and scoring procedures are described. Aberrant trials that require a retest and typical trials are defined. Animal use was approved by Ohio State University Animal Care and Use Committee.

We describe two tactile sensory testing methods for acute or chronic periods of spinal cord injury in rats. These validated procedures can detect the development and maintenance of allodynia-like sensations.

ラット脊髄損傷後の急性および慢性の触覚官能検査

Spinal cord injury (SCI) impairs sensory systems causing allodynia1-8. To identify cellular and molecular causes of allodynia, sensitive and valid sensory ...

医学

Evaluation of Respiratory Muscle Activation Using Respiratory Motor Control Assessment (RMCA) in Individuals with Chronic Spinal Cord Injury

During breathing, activation of respiratory muscles is coordinated by integrated input from the brain, brainstem, and spinal cord. When this coordination is disrupted by spinal cord injury (SCI), control of respiratory muscles innervated below the injury level is compromised1,2 leading to respiratory muscle dysfunction and pulmonary complications. These conditions are among the leading causes of death in patients with SCI3. Standard pulmonary function tests that assess respiratory motor function include spirometrical and maximum airway pressure outcomes: Forced Vital Capacity (FVC), Forced Expiratory Volume in one second (FEV1), Maximal Inspiratory Pressure (PImax) and Maximal Expiratory Pressure (PEmax)4,5. These values provide indirect measurements of respiratory muscle performance6. In clinical practice and research, a surface electromyography (sEMG) recorded from respiratory muscles can be used to assess respiratory motor function and help to diagnose neuromuscular pathology. However, variability in the sEMG amplitude inhibits efforts to develop objective and direct measures of respiratory motor function6. Based on a multi-muscle sEMG approach to characterize motor control of limb muscles7, known as the voluntary response index (VRI)8, we developed an analytical tool to characterize respiratory motor control directly from sEMG data recorded from multiple respiratory muscles during the voluntary respiratory tasks. We have termed this the Respiratory Motor Control Assessment (RMCA)9. This vector analysis method quantifies the amount and distribution of activity across muscles and presents it in the form of an index that relates the degree to which sEMG output within a test-subject resembles that from a group of healthy (non-injured) controls. The resulting index value has been shown to have high face validity, sensitivity and specificity9-11. We showed previously9 that the RMCA outcomes significantly correlate with levels of SCI and pulmonary function measures. We are presenting here the method to quantitatively compare post-spinal cord injury respiratory multi-muscle activation patterns to those of healthy individuals.

Evaluation of Respiratory Muscle Activation Using Respiratory Motor Control Assessment RMCA in Individuals with Chronic Spinal Cord Injury

The purpose of this publication is to present our original work on a multi-muscle surface electromyographic approach to quantitatively characterize respiratory muscle activation patterns in individuals with chronic spinal cord injury using vector-based analysis.

慢性脊髄損傷患者で呼吸器モータ制御評価（RMCA）を使用して呼吸筋活動の評価

During breathing, activation of respiratory muscles is coordinated by integrated input from the brain, brainstem, and spinal cord. When this coordination ...

Implanting Glass Spinal Cord Windows in Adult Mice with Experimental Autoimmune Encephalomyelitis

Experimental autoimmune encephalomyelitis (EAE) in adult rodents is the standard experimental model for studying autonomic demyelinating diseases such as multiple sclerosis. Here we present a low-cost and reproducible glass window implantation protocol that is suitable for intravital microscopy and studying the dynamics of spinal cord cytoarchitecture with subcellular resolution in live adult mice with EAE. Briefly, we surgically expose the vertebrae T12-L2 and construct a chamber around the exposed vertebrae using a combination of cyanoacrylate and dental cement. A laminectomy is performed from T13 to L1, and a thin layer of transparent silicone elastomer is applied to the dorsal surface of the exposed spinal cord. A modified glass cover slip is implanted over the exposed spinal cord taking care that the glass does not directly contact the spinal cord. To reduce the infiltration of inflammatory cells between the window and spinal cord, anti-inflammatory treatment is administered every 2 days (as recommended by ethics committee) for the first 10 days after implantation. EAE is induced only 2-3 weeks after the cessation of anti-inflammatory treatment.
Using this approach we successfully induced EAE in 87% of animals with implanted windows and, using Thy1-CFP-23 mice (blue axons in dorsal spinal cord), quantified axonal loss throughout EAE progression. Taken together, this protocol may be useful for studying the recruitment of various cell populations as well as their interaction dynamics, with subcellular resolution and for extended periods of time. This intravital imaging modality represents a valuable tool for developing therapeutic strategies to treat autoimmune demyelinating diseases such as EAE.

We describe a method for implanting and maintaining glass windows over the exposed spinal cords of adult mice for studying experimental autoimmune encephalomyelitis. These windows provide chronic optical access to the spinal cord for monitoring cell dynamics at the subcellular level in live animals using two-photon microscopy.

Experimental autoimmune encephalomyelitis (EAE) in adult rodents is the standard experimental model for studying autonomic demyelinating diseases such as ...

Controlled Cortical Impact Model for Traumatic Brain Injury

Every year over a million Americans suffer a traumatic brain injury (TBI). Combined with the incidence of TBIs worldwide, the physical, emotional, social, and economical effects are staggering. Therefore, further research into the effects of TBI and effective treatments is necessary. The controlled cortical impact (CCI) model induces traumatic brain injuries ranging from mild to severe. This method uses a rigid impactor to deliver mechanical energy to an intact dura exposed following a craniectomy. Impact is made under precise parameters at a set velocity to achieve a pre-determined deformation depth. Although other TBI models, such as weight drop and fluid percussion, exist, CCI is more accurate, easier to control, and most importantly, produces traumatic brain injuries similar to those seen in humans. However, no TBI model is currently able to reproduce pathological changes identical to those seen in human patients. The CCI model allows investigation into the short-term and long-term effects of TBI, such as neuronal death, memory deficits, and cerebral edema, as well as potential therapeutic treatments for TBI.

Traumatic brain injuries (TBIs) remain a serious health problem. Using the controlled cortical impact surgery model, research on the effects of TBI and possible treatment methods may be performed.

外傷性脳損傷のための制御皮質衝撃モデル

Every year over a million Americans suffer a traumatic brain injury (TBI).  Combined with the incidence of TBIs worldwide, the physical, emotional, ...

A Radio-telemetric System to Monitor Cardiovascular Function in Rats with Spinal Cord Transection and Embryonic Neural Stem Cell Grafts

High thoracic or cervical spinal cord injury (SCI) can lead to cardiovascular dysfunction. To monitor cardiovascular parameters, we implanted a catheter connected to a radio transmitter into the femoral artery of rats that underwent a T4 spinal cord transection with or without grafting of embryonic brainstem-derived neural stem cells expressing green fluorescent protein. Compared to other methods such as cannula insertion or tail-cuff, telemetry is advantageous to continuously monitor blood pressure and heart rate in freely moving animals. It is also capable of long term multiple data acquisitions. In spinal cord injured rats, basal cardiovascular data under unrestrained condition and autonomic dysreflexia in response to colorectal distension were successfully recorded. In addition, cardiovascular parameters before and after SCI can be compared in the same rat if a transmitter is implanted before a spinal cord transection. One limitation of the described telemetry procedure is that implantation in the femoral artery may influence the blood supply to the ipsilateral hindlimb.

We present a protocol for using a radio-telemetric system to record cardiovascular parameters in T4 spinal cord transected rats eight weeks after embryonic brainstem neural stem cell grafting into the lesion site. Telemetry is an advanced technique to accurately evaluate cardiovascular function in conscious freely moving spinal cord injured rats.

ラジオ遠隔測定システムは、脊髄離断および胚性神経細胞移植片幹ラットの心臓血管機能を監視する

High thoracic or cervical spinal cord injury (SCI) can lead to cardiovascular dysfunction. To monitor cardiovascular parameters, we implanted a catheter ...

Synergetic Use of Neural Precursor Cells and Self-assembling Peptides in Experimental Cervical Spinal Cord Injury

Spinal cord injuries (SCI) cause serious neurological impairment and psychological, economic, and social consequences for patients and their families. Clinically, more than 50% of SCI affect the cervical spine1. As a consequence of the primary injury, a cascade of secondary mechanisms including inflammation, apoptosis, and demyelination occur finally leading to tissue scarring and development of intramedullary cavities2,3. Both represent physical and chemical barriers to cell transplantation, integration, and regeneration. Therefore, shaping the inhibitory environment and bridging cavities to create a supportive milieu for cell transplantation and regeneration is a promising therapeutic target4. Here, a contusion/compression model of cervical SCI using an aneurysm clip is described. This model is more clinically relevant than other experimental models, since complete transection or ruptures of the cord are rare. Also in comparison to the weight drop model, which in particular damage the dorsum columns, circumferential compression of the spinal cord appears advantageous. Clip closing force and duration can be adjusted to achieve different injury severity. A ring spring facilitates precise calibration and constancy of clip force. Under physiological conditions, synthetic self-assembling peptides (SAP) self-assemble into nanofibers and thus, are appealing for application in SCI5. They can be injected directly into the lesion minimizing damage to the cord. SAPs are biocompatible structures erecting scaffolds to bridge intramedullary cavities and thus, equip the damaged cord for regenerative treatments. K2(QL)6K2 (QL6) is a novel SAP introduced by Dong et al.6 In comparison to other peptides, QL6 self-assembles into &#946;-sheets at neutral pH6.14 days after SCI, after the acute stage, SAPs are injected into the center of the lesion and neural precursor cells (NPC) are injected into adjacent dorsal columns. In order to support cell survival, transplantation is combined with continuous subdural administration of growth factors by osmotic micro pumps for 7 days.

Treating cervical spinal cord injury with both self-assembling peptides (SAP) and neural precursor cells (NPC), together with growth factors, is a promising approach to promote regeneration and recovery. A contusion/compression aneurysm clip rat model of cervical SCI and combined treatment involving SAP injection and NPC transplantation is established.

実験的子宮頸脊髄損傷における神経前駆細胞と自己組織化ペプチドの相乗使用

Spinal cord injuries (SCI) cause serious neurological impairment and psychological, economic, and social consequences for patients and their families. ...

Neural Stem Cell Transplantation in Experimental Contusive Model of Spinal Cord Injury

Spinal cord injury is a devastating clinical condition, characterized by a complex of neurological dysfunctions. Animal models of spinal cord injury can be used both to investigate the biological responses to injury and to test potential therapies. Contusion or compression injury delivered to the surgically exposed spinal cord are the most widely used models of the pathology. In this report the experimental contusion is performed by using the Infinite Horizon (IH) Impactor device, which allows the creation of a reproducible injury animal model through definition of specific injury parameters. Stem cell transplantation is commonly considered a potentially useful strategy for curing this debilitating condition. Numerous studies have evaluated the effects of transplanting a variety of stem cells. Here we demonstrate an adapted method for spinal cord injury followed by tail vein injection of cells in CD1 mice. In short, we provide procedures for: i) cell labeling with a vital tracer, ii) pre-operative care of mice, iii) execution of a contusive spinal cord injury, and iv) intravenous administration of post mortem neural precursors. This contusion model can be utilized to evaluate the efficacy and safety of stem cell transplantation in a regenerative medicine approach.

Spinal cord injury is a traumatic condition that causes severe morbidity and high mortality. In this work we describe in detail a contusion model of spinal cord injury in mice followed by a transplantation of neural stem cells.

脊髄損傷の実験的挫傷モデルにおける神経幹細胞移植

Spinal cord injury is a devastating clinical condition, characterized by a complex of neurological dysfunctions. Animal models of spinal cord injury can ...

Contrast Enhanced Ultrasound Imaging for Assessment of Spinal Cord Blood Flow in Experimental Spinal Cord Injury

Reduced spinal cord blood flow (SCBF) (i.e., ischemia) plays a key role in traumatic spinal cord injury (SCI) pathophysiology and is accordingly an important target for neuroprotective therapies. Although several techniques have been described to assess SCBF, they all have significant limitations. To overcome the latter, we propose the use of real-time contrast enhanced ultrasound imaging (CEU). Here we describe the application of this technique in a rat contusion model of SCI. A jugular catheter is first implanted for the repeated injection of contrast agent, a sodium chloride solution of sulphur hexafluoride encapsulated microbubbles. The spine is then stabilized with a custom-made 3D-frame and the spinal cord dura mater is exposed by a laminectomy at ThIX-ThXII. The ultrasound probe is then positioned at the posterior aspect of the dura mater (coated with ultrasound gel). To assess baseline SCBF, a single intravenous injection (400 &#181;l) of contrast agent is applied to record its passage through the intact spinal cord microvasculature. A weight-drop device is subsequently used to generate a reproducible experimental contusion model of SCI. Contrast agent is re-injected 15 min following the injury to assess post-SCI SCBF changes. CEU allows for real time and in-vivo assessment of SCBF changes following SCI. In the uninjured animal, ultrasound imaging showed uneven blood flow along the intact spinal cord. Furthermore, 15 min post-SCI, there was critical ischemia at the level of the epicenter while SCBF remained preserved in the more remote intact areas. In the regions adjacent to the epicenter (both rostral and caudal), SCBF was significantly reduced. This corresponds to the previously described &#8220;ischemic penumbra zone&#8221;. This tool is of major interest for assessing the effects of therapies aimed at limiting ischemia and the resulting tissue necrosis subsequent to SCI.

Contrast Enhanced Ultrasound imaging is a reliable in-vivo tool for quantifying spinal cord blood flow in an experimental rat spinal cord injury model. This paper contains a comprehensive protocol for application of this technique in association with a contusion model of thoracic spinal cord injury.

実験的脊髄損傷における脊髄血流の評価のための強化された超音波画像コントラスト

Reduced spinal cord blood flow (SCBF) (i.e., ischemia) plays a key role in traumatic spinal cord injury (SCI) pathophysiology and is accordingly an ...

Determining The Electromyographic Fatigue Threshold Following a Single Visit Exercise Test

Theoretically, the electromyographic (EMG) fatigue threshold is the exercise intensity an individual can maintain indefinitely without the need to recruit more motor units which is associated with an increase in the EMG amplitude. Although different protocols have been used to estimate the EMG fatigue threshold they require multiple visits which are impractical for a clinical setting. Here, we present a protocol for estimating the EMG fatigue threshold for cycle ergometry which requires a single visit. This protocol is simple, convenient, and completed within 15-20 min, therefore, has the potential to be translated into a tool that clinicians can use in exercise prescription.

This protocol describes the electromyographic fatigue threshold which demarcates between nonfatiguing and fatiguing exercise workloads. This information could be used to develop a more individualized training program.

シングル訪問運動試験後の電疲労閾値を決定します

Theoretically, the electromyographic (EMG) fatigue threshold is the exercise intensity an individual can maintain indefinitely without the need to recruit ...

A Neonatal Mouse Spinal Cord Compression Injury Model

Spinal cord injury (SCI) typically causes devastating neurological deficits, particularly through damage to fibers descending from the brain to the spinal cord. A major current area of research is focused on the mechanisms of adaptive plasticity that underlie spontaneous or induced functional recovery following SCI. Spontaneous functional recovery is reported to be greater early in life, raising interesting questions about how adaptive plasticity changes as the spinal cord develops. To facilitate investigation of this dynamic, we have developed a SCI model in the neonatal mouse. The model has relevance for pediatric SCI, which is too little studied. Because neural plasticity in the adult involves some of the same mechanisms as neural plasticity in early life1, this model may potentially have some relevance also for adult SCI. Here we describe the entire procedure for generating a reproducible spinal cord compression (SCC) injury in the neonatal mouse as early as postnatal (P) day 1. SCC is achieved by performing a laminectomy at a given spinal level (here described at thoracic levels 9-11) and then using a modified Yasargil aneurysm mini-clip to rapidly compress and decompress the spinal cord. As previously described, the injured neonatal mice can be tested for behavioral deficits or sacrificed for ex vivo physiological analysis of synaptic connectivity using electrophysiological and high-throughput optical recording techniques1. Earlier and ongoing studies using behavioral and physiological assessment have demonstrated a dramatic, acute impairment of hindlimb motility followed by a complete functional recovery within 2 weeks, and the first evidence of changes in functional circuitry at the level of identified descending synaptic connections1.

This article describes a method for generating a reproducible spinal cord compression injury (SCI) in the neonatal mouse. The model provides an advantageous platform for studying mechanisms of adaptive plasticity that underlie spontaneous functional recovery.

新生児マウス脊髄圧縮損傷モデル

Spinal cord injury (SCI) typically causes devastating neurological deficits, particularly through damage to fibers descending from the brain to the spinal ...