Funkční elektrická stimulace (FES) Cyklistika pro děti s poraněním míchy (SCI)

Jedná se o kontrolovaný, randomizovaný design studie před testem/po testu, ve kterém budou porovnány tři podmínky: FES cvičení na nohou na kole, pasivní cvičení na kole na nohou a kontrolní skupina dostávající elektrostimulační terapii. Randomizace subjektů do tří skupin bude koordinována napříč dvěma místy. Všechny ostatní proměnné budou v rámci možností kontrolovány. Všechny děti v této studii budou nadále dostávat standardní terapii na úrovni stanovené terapeutem pracujícím s dítětem. Patří sem pasivní protahování dolních končetin a používání stojných rámů. Léky také zůstanou nezměněny po celou dobu studie, pokud se nezmění tělesná hmotnost nebo jiné fyzické podmínky nesouvisející se studií (tj. růst) zaručit úpravu. Všechna cvičení po úvodním týdenním nebo dvoutýdenním hodnocení budou probíhat doma.

Elektrická aktivace svalů v této studii bude dosažena použitím povrchově namontovaných elektrod. Svalové skupiny, které budou v této studii elektricky aktivovány, jsou quadriceps, hamstringy a hýžďové svaly bilaterálně. To je založeno na předchozích cyklistických studiích FES provedených u dospělé populace. Pro každý subjekt budou stanoveny vhodné úrovně stimulace pro každý sval.

Všechny subjekty ve třech studijních skupinách kromě účasti v této studii dostanou standardní terapii doma. Pro všechny děti to bude zahrnovat protažení pasivního rozsahu pohybu třikrát týdně. V ideálním případě se protahování provádí před terapií na kole nebo elektrickou stimulací, aby fungovalo jako „zahřívací“ období před provedením častějších terapií. U dětí s trvalou tetraplegií, které se účastní této studie, bude standardní terapie zahrnovat také stání třikrát týdně, buď s rovnátky, nebo pomocí stojky.

Cyklistická skupina FES Cyklistická skupina FES bude požádána o účast na doplňkové terapii zahrnující jízdu na kole po dobu třiceti minut, třikrát týdně. Všechny cyklistické pohyby budou prováděny elektrickou aktivací svalů nohou. První jeden až dva týdny budou prováděny na místě, aby se sledovala reakce subjektů na cvičení, poté budou terapeutické sezení pokračovat doma. Cílem bude dosažení třiceti minut nepřetržitého cyklování při 50 ot•min-1 s nulovým výstupním výkonem. Dokud subjekty nedosáhnou tohoto bodu, bude cyklistika rozdělena do pěti až deseti minut dlouhých sérií, oddělených pětiminutovými přestávkami na odpočinek. Každý subjekt ale absolvuje celkem třicet minut jízdy na kole ve stanovené rychlosti. Jakmile subjekty dosáhnou tohoto bodu, požadavky na výkon se zvýší. Od nulového bodu se spotřeba energie pro první relaci zvýší o jeden watt (W). Pokud může subjekt nepřetržitě cyklovat po dobu 30 minut, při další relaci se požadavek na výstupní výkon zvýší o jeden watt. Pokud subjekt nemůže šlapat celých 30 minut, požadavek na výkon bude udržován na této vyšší úrovni, dokud nebude možné dosáhnout 30 minut nepřetržitého cyklování. Potřeba energie se pak při další relaci zvýší o jeden watt. Zvyšování bude pokračovat tímto způsobem až do konce protokolu nebo dokud nebude dosaženo maximálního výstupního výkonu 50 wattů.

Skupina pasivní cyklistiky Skupina pasivní cyklistiky bude požádána, aby se zúčastnila doplňkové terapie, která bude zahrnovat také jízdu na kole po dobu třiceti minut třikrát týdně. Všechny cyklistické pohyby však zajistí motor v jízdním kole. První jeden až dva týdny budou probíhat na místě pod dohledem vyšetřovatelů, poté budou terapeutické sezení pokračovat doma. Počáteční sezení se použijí k určení, zda subjekt snese cvičení, ak vybudování odolnosti proti únavě. Cílem bude dosáhnout třiceti minut nepřetržitého cyklování při 50 ot•min-1 s nulovým výstupním výkonem. Jakmile mohou subjekty cyklovat nepřetržitě třicet minut, budou pokračovat na této úrovni až do dokončení protokolu.

Skupina terapie elektrickou stimulací Subjekty v kontrolní skupině budou udržovat svou standardní terapii, kromě toho, že budou dostávat další elektrickou stimulační terapii čtyřhlavého svalu stehenního a hamstringů po dobu 30 minut, třikrát týdně. Děti v této skupině budou fungovat jako kontrolní skupina pro srovnání dodatečné doby terapie zahrnující jízdu na kole ve srovnání pouze s dobou dodatečné terapie. Elektrická stimulace byla vybrána jako doplňková terapie volby, protože konkrétní zdravotní a fyziologické přínosy již byly touto skupinou výzkumníků hlášeny a lze je tedy považovat za srovnatelné s cyklistikou. Stimulace svalů bude prováděna pomocí přenosné 2-kanálové povrchové stimulační jednotky (Empi, St. Paul Minnesota) místo jednotky ExoStim. Hamstringy a kvadricepsy budou aktivovány bilaterálně po dobu 15 minut, každý na úrovni, která vyvolá silnou svalovou kontrakci. Toho bude dosaženo, když subjekty odpočívají v poloze na zádech a pracují proti nulovému odporu. Budou také provedeny pokusy začlenit hýžďové svaly do protokolu elektrické stimulace, ale sezení nepřekročí třicetiminutový časový úsek.