Übung zur Einschränkung des Blutflusses für Menschen mit SCI

Diese Untersuchung basiert auf einem Within-Subject-Design. Die Forscher wollen 16 Personen mit diagnostizierter unvollständiger Rückenmarksverletzung (Grad C3-L1, AISA C und D) rekrutieren, um an zwei 8-wöchigen Unterkörperübungsprogrammen teilzunehmen, die entweder aus traditionellen Kniestreckungs- und -beugungsübungen oder Kniestreckung und -beugung mit bestehen Einschränkung des Blutflusses (Abbildung 4). Vor Beginn jedes Programms wird eine Reihe von Muskel- und Gefäßfunktionsmessungen durchgeführt (für Einzelheiten zu diesen Messungen siehe spezifisches Ziel 1 und 2 unten). Diese Messungen werden am Ende jeder 8-wöchigen Trainingsperiode wiederholt. Darüber hinaus werden zur Überwachung des Thromboserisikos Blutproben zu 4 Zeitpunkten in jedem 8-wöchigen Zeitraum entnommen und analysiert: zu Beginn, nach einer einzelnen Trainingseinheit, nach 4 Wochen Training und erneut am Ende der 8-Wochen Ausbildungszeitraum (Einzelheiten zu diesen Tests siehe spezifisches Ziel 3 unten).

Probanden Probanden werden über die SCI/D-Abteilung des Cleveland VA Medical Center rekrutiert. Kurz gesagt, die Probanden müssen zwischen 18 und 55 Jahre alt sein, mindestens 1 Jahr nach der Verletzung und frei von kardiovaskulären oder hämatologischen Erkrankungen. Die Probanden müssen auch genügend Kraft in ihren unteren Gliedmaßen haben, um ohne fremde Hilfe 10 Meter zu gehen (siehe die vollständige Liste der Einschluss-/Ausschlusskriterien für Probanden im Dokument über menschliche Probanden). Die primären Variablen für diese Untersuchung sind Veränderungen der Muskelstärke, der Querschnittsfläche und der Gefäßfunktion. Aufgrund des Mangels an Daten zu BFR-Übungen in der SCI-Population basierten die Schätzungen der erforderlichen Stichprobengröße für diese Studie auf zuvor veröffentlichten BFR-Daten in anderen klinischen Populationen mit muskuloskelettaler Schwäche und Atrophie. Im Allgemeinen betrug die Effektgröße des BFR-Übungstrainings auf die Muskelkraft und der Querschnitt aus mehreren Untersuchungen 1,13, 0,995 und 1,9. Daher zeigte eine a priori Power-Analyse, dass eine Stichprobengröße von 16 Teilnehmern erforderlich ist, um mit einem Alpha von 0,05 und einer Power von 0,80 eine ausreichende Statistik bereitzustellen, um eine Veränderung zwischen vor und nach dem Training zu erkennen.

Trainingsprogramm: Das Trainingsprogramm besteht aus 8 Wochen entweder traditioneller oder BFR-Kniestreckungs-/Beugungsübungen auf einem Biodex System 3-Dynamometer. Die Probanden müssen für die Dauer des Trainingsprogramms an 2-3 Tagen pro Woche ins Labor kommen, mit dem ultimativen Ziel von 20 Trainingssitzungen, die über einen Zeitraum von 8 Wochen verteilt sind. Zwei kürzlich veröffentlichte Übersichtsarbeiten weisen darauf hin, dass ein BFR-Training 2-3 Mal pro Woche für muskuläre Vorteile in der klinischen Population ausreicht. Das BFR-Training während der 8 Wochen besteht aus dem Standard-BFR-Protokoll (30 Wiederholungen – 15 Wiederholungen – 15 Wiederholungen – 15 Wiederholungen) Kniestreckung/Beugung mit 60 Sekunden Erholung zwischen jedem Satz. Der Widerstand des Dynamometers wird auf 30 % der maximalen freiwilligen Kontraktion eingestellt (beim ersten Besuch bestimmt) und ein Metronom wird verwendet, um die Kniestreckung/-beugung mit einer Geschwindigkeit von 180 Grad pro Sekunde (in der Mitte des zugehörigen Geschwindigkeitsbereichs des Kniegelenks) zu stimulieren mit bequemem Gehen). Das Durchführen einer Widerstandskniestreckung/-beugung auf dem isokinetischen Dynamometer führt nur zu konzentrischen Kontraktionen (es wird keine exzentrische Phase geben). Es wurde berichtet, dass konzentrische Kontraktionen in Kombination mit BFR die Muskelquerschnittsfläche und -kraft in einem größeren Ausmaß erhöhen als exzentrische Übungen mit BFR. Die Blutflussbeschränkung wird durch die Verwendung einer 6-cm-Manschette angewendet, die auf 70 % des Drucks aufgeblasen wird, der erforderlich ist, um den Blutfluss in den Extremitäten im Ruhezustand zu verschließen (siehe Bestimmung des arteriellen Okklusionsdrucks unten). Der Manschettendruck wird vor dem anfänglichen Set aufgeblasen und bleibt während des gesamten Protokolls (Übungs- und Erholungsperioden) aufgeblasen. Dieser vorgeschriebene Trainingsplan für die BFR-Übung (dh. Häufigkeit der Trainingseinheiten, Anzahl der Wiederholungen in jedem Satz, Pausendauer zwischen den Sätzen, Intensität und Manschettendruck) basiert auf Empfehlungen aus zwei kürzlich veröffentlichten systematischen Reviews zum BFR-Training. Das traditionelle Widerstandstrainingsprogramm ist ein standardisiertes Übungsprotokoll, das in der Rehabilitation verwendet wird: 3 Sätze Kniestreckungs-/Beugungsübungen mit einem auf 60 % MVC eingestellten Widerstand. Um das Gesamtvolumen (Anzahl der Gesamtwiederholungen x Gewicht) des BFR-Protokolls anzunähern, bestehen die drei Sätze jeweils aus 13, 12 und 12 Wiederholungen. Während beider 8-Wochen-Zeiträume wird das Spitzendrehmoment alle zwei Wochen neu bewertet und nachfolgende Trainingsbelastungen werden basierend auf Verbesserungen des Spitzendrehmoments modifiziert.

Bestimmung des arteriellen Verschlussdrucks: Der Druck zum Verschluss des femoralen arteriellen Blutflusses wird bei einem ersten Besuch bestimmt. Die Probanden sitzen ruhig in Ruhe. Eine Manschette wird um ihren Oberschenkel gelegt und ein Doppler-/Ultraschallgerät wird verwendet, um ein Bild und ein Blutgeschwindigkeitsspektrum der oberflächlichen Femoralarterie (distal zur Manschette) zu erhalten. Die Manschette wird dann langsam aufgepumpt, etwa 2 mmHg pro Sekunde, bis das Geschwindigkeitsspektrum verschwindet, was das Ausbleiben des Blutflusses anzeigt. Der Manschettendruck, bei dem der Blutfluss stoppt, wird als arterieller Verschlussdruck betrachtet.

Mögliche Probleme und alternative Strategien mit dem Trainingsprotokoll: Aufgrund des breiten Spektrums an funktioneller Kapazität in der iSCI-Population sind einige Probanden möglicherweise nicht in der Lage, das oben beschriebene Trainingsprotokoll zu Beginn abzuschließen. Um die Wahrscheinlichkeit zu erhöhen, dass die Probanden die vorgeschriebene Anzahl an Gesamtwiederholungen erreichen können, insbesondere in den ersten paar Wochen des Trainings, können die Wiederholungen innerhalb jedes Satzes und die Anzahl der Sätze geändert werden (z. B. 3 Sätze mit 13, 12, 12 Wiederholungen können ersetzt werden um 4 Sätze mit 10, 9, 9, 9 Wiederholungen, da dies die Gesamtzahl der Wiederholungen beibehalten, aber eine zusätzliche Erholungsphase hinzufügen würde). Darüber hinaus werden Trainingseinheiten in den ersten 8 Wochen gut dokumentiert, sodass das Gesamtvolumen in der zweiten 8-Wochen-Trainingseinheit wiederholt werden kann. Obwohl es begrenzte experimentelle Beweise dafür gibt, dass BFR-Training im Vergleich zu typischem hochintensivem Training ein höheres Risiko birgt, haben Spranger und Kollegen zuvor potenzielle Risiken im Zusammenhang mit BFR-Training bei Patienten mit Bluthochdruck, Herzinsuffizienz und peripherer arterieller Verschlusskrankheit beschrieben. Insbesondere BFR-Übungen können bei Personen mit übertriebenen Pressorreflexen zu gefährlich hohen Blutdruckreaktionen führen. Die SCI-Population hätte jedoch, wenn überhaupt, aufgrund der unterbrochenen afferenten Rückkopplung von der unteren Extremität einen reduzierten Pressorreflex bei Belastung. Schließlich sind zwei 8-wöchige Trainingseinheiten ein großer Zeitaufwand für die Probanden. Daher werden die Ermittler die Teilnahme finanziell erstatten und versuchen, Patienten zu rekrutieren, die das Krankenhaus bereits regelmäßig zur Rehabilitation besuchen. Wenn es immer noch schwierig ist, Probanden zu finden, die bereit sind, an einer so langen Studie teilzunehmen, werden die Forscher das Protokoll so ändern, dass zwei unabhängige Gruppen von 16 Probanden einer der beiden Interventionen (anstelle von wiederholten Messungen) zugewiesen werden erfordern die Rekrutierung von mehr Probanden, aber jeder Proband muss nur an einer 8-wöchigen Trainingsintervention teilnehmen.