Esercizio di restrizione del flusso sanguigno per quelli con SCI

Questa indagine si basa su un progetto all'interno del soggetto. Gli investigatori mirano a reclutare 16 individui con lesioni del midollo spinale incomplete diagnosticate (livello C3-L1, AISA C e D) per partecipare a due programmi di esercizi per la parte inferiore del corpo di 8 settimane costituiti da esercizi tradizionali di estensione e flessione del ginocchio o estensione e flessione del ginocchio con restrizione del flusso sanguigno (Figura 4). Prima dell'inizio di ogni programma verrà effettuata una serie di misurazioni della funzionalità muscolare e vascolare (per i dettagli su queste misurazioni vedere gli obiettivi specifici 1 e 2 di seguito). Queste misurazioni saranno ripetute alla fine di ogni periodo di allenamento di 8 settimane. Inoltre, per monitorare il rischio di trombosi, verranno raccolti e analizzati campioni di sangue in 4 punti temporali durante ogni periodo di 8 settimane: basale, dopo un singolo periodo di esercizio, dopo 4 settimane di allenamento e di nuovo alla fine delle 8 settimane periodo di formazione (per i dettagli su questi test vedere l'obiettivo specifico 3 di seguito).

Soggetti I soggetti saranno reclutati tramite il dipartimento SCI / D presso il Cleveland VA Medical Center. In sintesi, i soggetti devono avere un'età compresa tra i 18 ei 55 anni, da almeno 1 anno post traumatico ed esenti da patologie cardiovascolari o ematologiche. I soggetti devono inoltre avere forza sufficiente negli arti inferiori per camminare senza assistenza per 10 metri (vedere l'elenco completo dei criteri di inclusione/esclusione dei soggetti nel documento sui soggetti umani). Le variabili primarie per questa indagine sono i cambiamenti nella forza muscolare, nell'area della sezione trasversale e nella funzione vascolare. A causa della mancanza di dati sull'esercizio BFR nella popolazione SCI, le stime della dimensione del campione richiesta per questo studio erano basate su dati BFR precedentemente pubblicati in altre popolazioni cliniche con debolezza muscoloscheletrica e atrofia. In generale, la dimensione dell'effetto dell'allenamento con BFR sulla forza muscolare e sulla sezione trasversale da diverse indagini era 1,13, 0,995 e 1,9. Pertanto, l'analisi della potenza a priori ha indicato che è necessaria una dimensione del campione di 16 partecipanti per fornire statistiche sufficienti per rilevare un cambiamento tra pre e post-allenamento utilizzando un alfa di 0,05 e una potenza di 0,80.

Programma di allenamento: il programma di allenamento consisterà in 8 settimane di esercizio di estensione/flessione del ginocchio tradizionale o BFR su un dinamometro Biodex System 3. I soggetti dovranno venire in laboratorio 2-3 giorni a settimana per la durata del programma di formazione con l'obiettivo finale di 20 sessioni di formazione distribuite in ogni periodo di 8 settimane. Due recenti articoli di revisione pubblicati indicano che l'allenamento BFR 2-3 volte a settimana è sufficiente per i benefici muscolari nelle popolazioni cliniche. L'allenamento BFR durante le 8 settimane consisterà nel protocollo BFR standard (30 ripetizioni-15 ripetizioni-15 ripetizioni-15 ripetizioni) di estensione/flessione del ginocchio con 60 secondi di recupero tra ogni serie. La resistenza del dinamometro sarà impostata al 30% della massima contrazione volontaria (determinata durante la visita iniziale) e verrà utilizzato un metronomo per stimolare l'estensione/flessione del ginocchio a una velocità associata a 180 gradi al secondo (metà dell'intervallo di velocità dell'articolazione del ginocchio associato con una camminata confortevole). L'esecuzione dell'estensione/flessione del ginocchio di resistenza sul dinamometro isocinetico comporterà solo contrazioni concentriche (non ci sarà fase eccentrica). È stato riportato che le contrazioni concentriche combinate con BFR aumentano l'area della sezione trasversale muscolare e la forza in misura maggiore rispetto all'esercizio eccentrico con BFR. La restrizione del flusso sanguigno verrà applicata attraverso l'uso di un bracciale da 6 cm gonfiato al 70% della pressione richiesta per occludere il flusso sanguigno dell'arto a riposo (vedere la determinazione della pressione di occlusione arteriosa di seguito). La pressione della cuffia verrà gonfiata prima del set iniziale e rimarrà gonfiata durante l'intero protocollo (periodi di esercizio e di recupero). Questo piano di allenamento prescritto per l'esercizio BFR (es. frequenza delle sessioni di allenamento, numero di ripetizioni all'interno di ogni serie, durata del riposo tra le serie, intensità e pressione della cuffia) si basa sulle raccomandazioni di due revisioni sistematiche pubblicate di recente sull'allenamento BFR. Il tradizionale programma di allenamento di resistenza sarà un protocollo di esercizio standardizzato utilizzato nella riabilitazione: 3 serie di esercizi di estensione/flessione del ginocchio con la resistenza impostata al 60% MVC. Per approssimare il volume complessivo (numero di ripetizioni totali x peso) del protocollo BFR, le tre serie consisteranno rispettivamente di 13, 12 e 12 ripetizioni. Durante entrambi i periodi di 8 settimane, il picco di coppia verrà rivalutato ogni due settimane e i successivi carichi di allenamento verranno modificati in base ai miglioramenti del picco di coppia.

Determinazione della pressione di occlusione arteriosa: la pressione per occludere il flusso sanguigno arterioso femorale sarà determinata durante una visita iniziale. I soggetti siederanno tranquillamente a riposo. Verrà posizionato un bracciale intorno alla parte superiore della coscia e verrà utilizzata una macchina Doppler / ecografia per ottenere un'immagine e uno spettro di velocità del sangue dell'arteria femorale superficiale (distale rispetto al bracciale). Il bracciale verrà quindi gonfiato lentamente, circa 2 mmHg ogni secondo fino a quando lo spettro di velocità scompare, indicando l'assenza di flusso sanguigno. La pressione della cuffia alla quale il flusso sanguigno si arresta sarà considerata la pressione di occlusione arteriosa.

Potenziali problemi e strategie alternative con il protocollo di allenamento: a causa dell'ampia gamma di capacità funzionali nella popolazione iSCI, alcuni soggetti potrebbero non essere in grado di completare inizialmente il protocollo di esercizio come descritto sopra. Per aumentare la probabilità che i soggetti possano ottenere il numero prescritto di ripetizioni totali, specialmente nelle prime due settimane di allenamento, le ripetizioni all'interno di ciascuna serie e il numero di serie possono essere modificati (es. 3 serie da 13, 12, 12 ripetizioni possono essere sostituite di 4 serie da 10, 9, 9, 9 ripetizioni in quanto ciò manterrebbe il numero complessivo di ripetizioni ma aggiungerebbe un ulteriore periodo di recupero). Inoltre, le sessioni di allenamento nel periodo iniziale di 8 settimane saranno ben documentate in modo tale che il volume complessivo possa essere replicato nella seconda sessione di allenamento di 8 settimane. Sebbene ci siano prove sperimentali limitate che suggeriscono che l'allenamento BFR comporta un rischio più elevato rispetto al tipico esercizio ad alta intensità, Spranger e colleghi hanno precedentemente delineato i potenziali rischi associati all'esercizio BFR in pazienti con ipertensione, insufficienza cardiaca e malattia delle arterie periferiche. In particolare, l'esercizio BFR potrebbe portare a risposte di pressione sanguigna pericolosamente alte in quelli con riflessi pressori di esercizio esagerati. Tuttavia, la popolazione SCI, semmai, avrebbe un ridotto riflesso pressorio da esercizio a causa del feedback afferente interrotto dall'arto inferiore. Infine, due sessioni di formazione di 8 settimane rappresentano un grande impegno di tempo per i soggetti. Pertanto, gli investigatori forniranno un rimborso finanziario per la partecipazione e tenteranno di reclutare pazienti che stanno già visitando regolarmente l'ospedale per la riabilitazione. Se è ancora difficile trovare soggetti disposti a partecipare a uno studio così lungo, i ricercatori modificheranno il protocollo in modo tale che ci saranno due gruppi indipendenti di 16 soggetti assegnati a uno dei due interventi (piuttosto che misure ripetute) che richiedono l'assunzione di più soggetti ma ogni soggetto partecipi ad un solo intervento formativo di 8 settimane.