Name: paradigms of lower extremity electrical stimulation training after spinal cord injury
Uploaded: 2018-02-01T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Paradigms of Lower Extremity Electrical Stimulation Training After Spinal Cord Injury at JoVE.com

Vi vill tacka deltagarna som ägnade tid och ansträngning för att delta i de tidigare studierna. Vi vill tacka Hunter Holmes McGuire Research Institute och ryggmärgen skadan tjänster och störningar för en miljö att bedriva kliniska mänskliga forskningsförsök. Ashraf S. Gorgey stöds för närvarande av Department of Veteran Affairs, Veteran Health Administration, rehabiliteringsforskning och utveckling Service (B7867-W) och DoD-CDRMP (W81XWH-14-SCIRP-CTA).

Utbildning protokollet beskrivs i detta manuskript är registrerad med clinicaltrials.gov identifier (NCT01652040). Utbildningen innebär NMES-RT med fotled och FES-LEC. All nödvändig utrustning är listade i tabell 2. De studieprotokoll och informerat samtycke var granskas och godkänns av Richmond VAMC institutionella granskning Board (IRB) och Virginia Commonwealth University (vuc) IRK. Alla förfaranden som studien förklarades i-detalj till varje deltagare innan du börjar rättegången.
<p cl...

Den aktuella studien visade två olika paradigms av elektrisk stimulering. Ett paradigm är inriktad på genomförandet av progressiva lastning till utbildade muskeln att framkalla skelettmuskulaturen hypertrofi och andra paradigm är främst avsedd att förbättra hjärt-metabola prestanda via öka aerob kapacitet. Studien säkerställs att jämföra båda paradigmer och belysa för- och nackdelar av varje.
NMES-RT har visat sig vara effektiva i återställa muskelstorlek och frammana hypertr...

Det uppskattas att cirka 282,000 personer i USA för närvarande lever med ryggmärgen skadan (SCI)1. I genomsnitt finns det ca 17 000 nya fall årligen, främst orsakade av motorfordon kraschar, våldshandlingar, och idrottsliga aktiviteter1. SCI resulterar i helt eller delvis avbrott av neural transmission över och under nivån för skada2, leder till sub-lesional sensoriska eller motoriska förlust. Efter skada minskas aktivitet i skelettmuskulaturen under nivån för skada avsevärt, vilket leder till en snabb nedgång i muskelmassa och samtidig infiltration av ektopisk fettvävnad eller intramuskulärt fett (IMF). Studier har visat att nedre extremitet skelettmuskulaturen upplever betydande atrofi inom de första veckorna av skada, fortsätter under hela slutet av den första år3,4. Så snart 6 veckor efter skada, individer med komplett SCI erfarna en 18-46% minskning sub-lesional muskelstorlek jämfört med ålder och vikt-matchade abled arbetsföra kontroller. Genom 24 veckor efter skada vara skelettmuskel tvärsnittsarea (CSA) så låg som 30 till 50%3. Gorgey och Dudley visade att skelettmuskulaturen fortsätter att atrofi med 43% av den ursprungliga storleken 4,5 månader efter skada och noterade en tre gånger större mängd IMF i personer med ofullständig SCI jämfört med nedsatt arbetsförmåga-bodied styr4. Förlust av metaboliskt aktiva muskelmassa leder till en minskning i basala ämnesomsättning (BMR)2,6, som står för ∼65 - 70% av den totala dagliga energiförbrukningen; sådana minskningar i BMR kan leda till en negativ energi obalans och öka adiposity efter skada2,7,8,9,10,18. Förhöjd adiposity har varit kopplad till utvecklingen av kroniska sekundära sjukdomar inklusive högt blodtryck, typ II diabetes mellitus (T2DM) och hjärt-kärlsjukdom2,10,11, 12 , 13 , 14 , 15 , 16 , 17 , 18. Dessutom personer med SCI kan drabbas av undernäring och beroendet av en fet kost. Fett intaget kan konto för 29 till 34% av fett massan i personer med SCI, vilket sannolikt en faktor förklara ökande adiposity och eskalerande förekomsten av fetma inom SCI befolkningen12,13.
Neuromuskulär elektrisk stimulering framkallat motstånd utbildning (NMES-RT) utformades för att inducera hypertrofi av förlamad skelettmuskulaturen19,20,21,22,23, 24. Följande tolv veckor två gånger i veckan NMES-RT, skelettmuskel CSA av hela låret, knät extensor och knä flexor muskel grupperna ökade med 28%, 35% och 16% respektive22. Dudley et al. visade att 8 veckor två gånger i veckan av NMES-RT återställd knä extensor muskler storlek till 75% av den ursprungliga storleken på sex veckor efter skada19. Dessutom Mahoney et al. utnyttjade samma protokoll och noterade en 35% och 39% ökning av höger och vänster rectus femoris muskler efter 12 veckors NMES-RT20.
Funktionella elektrisk stimulering nedre extremitet cykling (FES-LEC) är en vanlig rehabilitering teknik används för att utöva nedre extremitet muskelgrupper efter SCI25,26. Till skillnad från NMES-RT, FES-LEC bygger på stimulering av 6 muskelgrupper, vilket kan resultera i ökad hypertrofi och förbättringar i kardiometabola profil10,25,26,27, 28. Dolbow et al. hittade det totala kropp lean massa ökade med 18,5% 56 månader av FES-LEC i en individ med SCI27. Efter tolv månader av tre veckovisa FES-LEC, en 60 - årig kvinna med paraplegi erfarna en ökning med 7,7 procent av kroppens totala lean mass och en 4,1% ökning av benet magert massa28. Rutinmässig användning av funktionella elektrisk stimulering (FES) är associerad med förbättring i riskfaktorer av kardiometabola efter SCI10,25,26.
Perfekta kandidater för elektrisk stimulering utbildning kommer att ha antingen motor fullständig eller ofullständig skador, med intakt perifera motoriska nervceller och begränsad nedre extremitet sensation. Det nuvarande manuskriptet, beskriver ett kombinerat tillvägagångssätt och använda NMES-RT och FES-LEC syftar till att förbättra resultaten av elektrisk stimulering utbildning hos personer med kronisk SCI. Processen för NMES-RT med vrist vikter kommer att beskrivas, samtidigt belysa viktiga steg inom protokollet och övergripande fördelen interventionen ger till personer med kronisk SCI. Det andra syftet är att beskriva processen för FES-LEC utformade för att maximera den totala kardiometabola effekten av interventionen. Tidigare arbeten har bekräftat våra rationellt att en kombinerad utbildning protokollet kan framkalla större utfall efter 24 veckor av elektrisk stimulering utbildning20,21,22,23,24 ,25,26,31,32,33,34,35,36.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>adhesive carbon electrodes (2 of each)</td>
			<td>Physio Tech (Richmond, VA, USA 23233)</td>
			<td>PT3X5 
			PALS3X4 
			E7300</td>
			<td>7.5&#39; x 12.7&#39; 
			7.5&#39; x 10&#39; 
			5&#39; x 9&#39;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>TheraTouch 4.7 stimulator</td>
			<td>Richmar (Chattanooga, TN, USA 37406)</td>
			<td>400-082</td>
			<td>41.28&#39; x 39.37&#39; x 17.78&#39; (8.91 kg) 
			power: 110 VAC at 60 Hz / 220VAC at 50 Hz 
			power consumption: 110 Watts</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Red &#38; White Lead Cords (2)</td>
			<td>Richmar (Chattanooga, TN, USA 37406)</td>
			<td>A1717</td>
			<td>2.0 m</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>RT300-SL FES Ergometer</td>
			<td>Restorative Therapies, Inc. (Baltimore, MD, USA 21231)</td>
			<td>RT300-SL</td>
			<td>80&#39; x 49&#39; x 92-103&#39; (39 kg) 
			16 channel 
			speed: 15 &#8211; 55 rev/min</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>elastic NuStim wraps (2)</td>
			<td>Fabrifoam (Exton, PA, USA 19341)</td>
			<td>PP108666</td>
			<td>36&#34;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>wooden wheelchair break (2)</td>
			<td>n/a</td>
			<td>n/a</td>
			<td>n/a</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>pillow/cushion</td>
			<td>n/a</td>
			<td>n/a</td>
			<td>standard</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ankle weights</td>
			<td>n/a</td>
			<td>n/a</td>
			<td>2-26 lb.</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

paradigms of lower extremity electrical stimulation training after spinal cord injury

Skelettmuskulaturen atrofi, fetma och minskad fysisk aktivitet är viktiga förändringar som observerats efter ryggmärgsskada (SCI) och är förknippat med många kardiometabola hälsa konsekvenser. Dessa förändringar kommer sannolikt att öka risken att utveckla kroniska sekundära tillstånd och påverkar livskvaliteten hos personer med SCI. yta neuromuskulär elektrisk stimulering framkallat motstånd utbildning (NMES-RT) utvecklades som en strategi för att dämpa processen av skelettmuskulaturen atrofi, minska ektopisk adiposity, förbättra insulinkänsligheten och förbättra mitokondriella kapacitet. NMES-RT är dock begränsad till bara en enda muskelgrupp. Som involverar flera muskelgrupper i de nedre extremiteterna kan maximera de positiva hälsoeffekterna av utbildning. Funktionella elektrisk stimulering-nedre extremitet cykling (FES-LEC) möjliggör aktivering av 6 muskelgrupper, som sannolikt kommer att framkalla större metabola och kardiovaskulära anpassning. Tillräcklig kunskap om parametrarna stimulering är nyckeln till att maximera resultaten av elektrisk stimulering utbildning hos personer med SCI. Adopting strategier för långvarig användning av NMES-RT och FES-LEC under rehabilitering kan upprätthålla integriteten hos den rörelseapparaten, en förutsättning för kliniska prövningar som syftar till att återställa promenader efter skada. Det nuvarande manuskriptet presenterar en kombinerade protokoll använder NMES-RT före FES-LEC. Vi hypotes att muskler luftkonditionerade för 12 veckor före cykling kommer att kunna generera större makt, cykla mot högre motstånd och resultera i större anpassning hos personer med SCI.

Fotled ökade successivt för 22 deltagare, under 16 veckor av NMES-RT (figur 6a). De genomsnittliga vikten lyfts av deltagarna var 19,6 ± 6,5 lb. (höger ben) och 20 ± 6 lbs. (vänster ben) [8-24 lb.]. Aktuella amplituden fluktuerade under hela rättegången för höger och vänster ben (figur 6b).
Progression av en individ med motor komplett SCI efter 12 veckors FES...

Watch this Scientific Journal Video about Paradigms of Lower Extremity Electrical Stimulation Training After Spinal Cord Injury at JoVE.com

Paradigms of Lower Extremity Electrical Stimulation Training After Spinal Cord Injury

Ryggmärgsskada är en traumatisk medicinskt tillstånd som kan resultera i förhöjda risker för kronisk sekundära ämnesomsättningsrubbningar. Vi presenterade här, ett protokoll som använder surface neuromuskulär elektrisk stimulering-styrketräning tillsammans med funktionella elektrisk stimulering nedre extremitet cykling som en strategi för att förbättra flera av dessa medicinska problem.

Paradigm av nedre extremitet elektrisk stimulering utbildning efter ryggmärgsskada

Skeletal muscle atrophy, increased adiposity and reduced physical activity are key changes observed after spinal cord injury (SCI) and are associated with ...

Research

JoVE Journal

Behavior

Combined Shuttle-Box Training with Electrophysiological Cortex Recording and Stimulation as a Tool to Study Perception and Learning

Kombinerad Shuttle-Box Träning med Elektro Cortex inspelning och stimulering som ett verktyg för att studera Perception och lärande

Shuttle-box avoidance learning is a well-established method in behavioral neuroscience and experimental setups were traditionally custom-made; the ...

Non-Invasive Electrical Brain Stimulation Montages for Modulation of Human Motor Function

Icke-invasiv elektrisk hjärnstimulering montage för modulering av humant Motor Function

Non-invasive electrical brain stimulation (NEBS) is used to modulate brain function and behavior, both for research and clinical purposes. In particular, ...

Pavlovian Conditioned Approach Training in Rats

Pavlovian Kondition Approach Utbildning i råttor

Cues that are contingently paired with unconditioned, rewarding stimuli can acquire rewarding properties themselves through a process known as the ...

An Innovative Running Wheel-based Mechanism for Improved Rat Training Performance

En innovativ Wheel baserad mekanism Running för förbättrad Rat Utbildning Performance

This study presents an animal mobility system, equipped with a positioning running wheel (PRW), as a way to quantify the efficacy of an exercise activity ...

Detecting Behavioral Deficits in Rats After Traumatic Brain Injury

Att upptäcka beteendemässiga underskott hos råttor efter traumatisk hjärnskada

With the increasing incidence of traumatic brain injury (TBI) in both civilian and military populations, TBI is now considered a chronic disease; however, ...

Mobile Game-based Virtual Reality Program for Upper Extremity Stroke Rehabilitation

Mobila spel-baserade Virtual Reality Program för övre extremiteten Stroke rehabilitering

Stroke rehabilitation requires repetitive, intensive, goal-oriented therapy. Virtual reality (VR) has the potential to satisfy these requirements. ...

Using Laser Doppler Imaging and Monitoring to Analyze Spinal Cord Microcirculation in Rat

Använda Laser Doppler Imaging och övervakning för att analysera ryggmärgen mikrocirkulationen i råtta

Laser Doppler flowmetry (LDF) is a noninvasive method for blood flow (BF) measurement, which makes it preferable for measuring microcirculatory ...

Treating Low Back Pain in Failed Back Surgery Patients with Multicolumn-lead Spinal Cord Stimulation

Behandling av ländryggsbesvär misslyckad ryggkirurgi hos Multicolumn-bly ryggmärgsstimulering

Failed back surgery syndrome (FBSS) refers to persistent, chronic pain following spinal surgery. Spinal cord stimulation with dorsal epidural leads can be ...

Novel Object Recognition and Object Location Behavioral Testing in Mice on a Budget

Nya objekt erkännande och objekt plats beteendemässiga testning i möss på en Budget

Ethologically relevant behavioral testing is a critical component of any study that uses mouse models to study the cognitive effects of various ...

Defining the Role Of Language in Infants' Object Categorization with Eye-tracking Paradigms

Definiera språkens roll i spädbarns objekt kategorisering med Eye-tracking paradigm

Assessing infant category learning is a challenging but vital aspect of studying infant cognition. By employing a familiarization-test paradigm, we ...