Stimolazione elettrica funzionale (FES) Ciclismo per bambini con lesioni del midollo spinale (SCI)

Si tratta di un disegno di studio pretest/posttest controllato e randomizzato in cui verranno confrontate tre condizioni: esercizio di ciclismo delle gambe FES, esercizio di ciclismo delle gambe passivo e un gruppo di controllo che riceve terapia di stimolazione elettrica. La randomizzazione dei soggetti nei tre gruppi sarà coordinata tra i due siti. Tutte le altre variabili saranno controllate per quanto possibile. Tutti i bambini in questo studio continueranno a ricevere la terapia standard al livello stabilito dal terapeuta che lavora con il bambino. Ciò include lo stretching passivo degli arti inferiori e l'uso di telai in piedi. Anche i farmaci rimarranno inalterati durante lo studio, a meno che non cambino la massa corporea o altre condizioni fisiche non correlate allo studio (ad es. crescita) richiedono modifiche. Tutte le sessioni di esercizio, dopo la valutazione iniziale di una o due settimane, saranno condotte a casa.

L'attivazione elettrica dei muscoli in questo studio sarà ottenuta attraverso l'uso di elettrodi montati in superficie. I gruppi muscolari che verranno attivati ​​elettricamente in questo studio sono i quadricipiti, i muscoli posteriori della coscia e i muscoli glutei bilateralmente. Questo si basa sui precedenti studi sul ciclismo FES condotti nella popolazione adulta. I livelli di stimolazione appropriati per ciascun muscolo saranno determinati per ciascun soggetto.

Tutti i soggetti nei tre gruppi di studio, oltre alla partecipazione a questo studio, riceveranno terapia standard a casa. Per tutti i bambini, questo includerà un range di movimento passivo che si estende tre volte alla settimana. Idealmente, lo stretching verrà eseguito prima del ciclismo o della terapia di stimolazione elettrica per fungere da periodo di "riscaldamento" prima che vengano eseguite le terapie più complesse. Per i bambini con tetraplegia sostenuta che partecipano a questo studio, la terapia standard comporterà anche lo stare in piedi tre volte alla settimana, con tutori o con l'uso di una struttura in piedi.

Gruppo ciclistico FES Al gruppo ciclistico FES verrà chiesto di partecipare a terapie aggiuntive che comportano il ciclismo per trenta minuti, tre volte a settimana. Tutti i movimenti ciclistici verranno eseguiti con l'attivazione elettrica dei muscoli delle gambe. Le prime due settimane saranno condotte in loco per monitorare la reazione dei soggetti all'esercizio, dopodiché le sessioni di terapia continueranno a casa. L'obiettivo sarà raggiungere trenta minuti di ciclo continuo a 50 giri•min-1 con zero potenza erogata. Fino a quando i soggetti non raggiungono questo punto, la sessione di ciclismo sarà suddivisa in serie da cinque a dieci minuti, separate da pause di riposo di cinque minuti. Ogni soggetto, invece, completerà un totale di trenta minuti di pedalata alla velocità impostata. Una volta che i soggetti raggiungono questo punto, i requisiti di potenza in uscita saranno aumentati. Dal punto zero, il fabbisogno energetico per la prima sessione verrà aumentato di un watt (W). Se il soggetto può pedalare ininterrottamente per 30 minuti, la sessione successiva il fabbisogno di potenza sarà aumentato di un watt. Se il soggetto non può pedalare per 30 minuti interi, il fabbisogno di potenza sarà mantenuto a questo livello più alto fino a quando non saranno raggiunti 30 minuti di pedalata continua. Il fabbisogno energetico verrà quindi aumentato di un watt nella sessione successiva. Gli aumenti continueranno in questo modo fino alla fine del protocollo, ovvero fino al raggiungimento della potenza massima di 50 watt.

Gruppo di ciclismo passivo Al gruppo di ciclismo passivo verrà chiesto di partecipare a una terapia aggiuntiva che coinvolgerà anche il ciclismo per trenta minuti, tre volte a settimana. Tuttavia, il motore della bicicletta fornirà tutti i movimenti del ciclismo. Le prime due settimane saranno condotte in loco sotto l'osservazione degli investigatori, dopodiché le sessioni di terapia continueranno a casa. Le sessioni iniziali saranno utilizzate per determinare se il soggetto può tollerare l'esercizio e per sviluppare la resistenza alla fatica. L'obiettivo sarà quello di raggiungere trenta minuti di pedalata continua a 50 giri•min-1 con zero potenza erogata. Una volta che i soggetti possono ciclare per trenta minuti ininterrottamente, i soggetti continueranno a questo livello fino al completamento del protocollo.

Gruppo di terapia con stimolazione elettrica I soggetti del gruppo di controllo manterranno la loro terapia standard, oltre a ricevere un'ulteriore terapia di stimolazione elettrica dei quadricipiti e dei muscoli posteriori della coscia per un periodo di 30 minuti, tre volte alla settimana. I bambini di questo gruppo fungeranno da gruppo di controllo per il confronto del tempo di terapia aggiuntivo che coinvolge il ciclismo, rispetto al solo tempo di terapia aggiuntivo. La stimolazione elettrica è stata selezionata come terapia aggiuntiva di scelta poiché specifici benefici per la salute e fisiologici sono già stati segnalati da questo gruppo di ricercatori e potrebbero quindi essere considerati paragonabili al ciclismo. La stimolazione dei muscoli verrà eseguita utilizzando un'unità di stimolazione superficiale portatile a 2 canali (Empi, St. Paul Minnesota) invece dell'unità ExoStim. I muscoli posteriori della coscia e i quadricipiti saranno attivati ​​bilateralmente per 15 minuti ciascuno a un livello che produce una forte contrazione muscolare. Ciò sarà realizzato mentre i soggetti riposano in posizione supina, lavorando contro resistenza zero. Si cercherà anche di incorporare i muscoli glutei nel protocollo di stimolazione elettrica, ma le sessioni non supereranno il periodo di trenta minuti.